电子基础知识：摩尔定律相关知识详解

　　摩尔定律

　　摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登•摩尔（GordonMoore）提出来的。其内容为：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，而价格下降一半；或者说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两番。这一定律揭示了信息技术进步的速度。

　　1965年4月19日《电子学》杂志第114页发表了一篇仙童公司工程师摩尔撰写的题为“让集成电路填满更多的元件”的文章，文中预言半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年翻一番。

　　1975年，摩尔在IEEE的一次学术年会上提交了一篇论文，根据当时的实际情况对摩尔定律进行了修正，把“每年翻一番”改为“每两年翻一番”，而现在普遍流行的说法是“每18个月翻一番”。但1997年9月摩尔在接受一次采访时声明他从来没有说过“每18个月翻一番”。

　　加州理工学院的教授CarverMead也参与了摩尔定律的提出。摩尔表示，20年来，他对人们称他为摩尔定律创始人的做法受之有愧。英特尔的前官员DavidHouse曾经推断说，晶体管的数量每18个月翻番。实际上，芯片的性能每隔18个月翻番一次。摩尔强调说，他从来没有说过18个月。

　　摩尔定律不适合于硬盘驱动器的容量或者其它设备之上。摩尔开玩笑的说：“摩尔定律已经被应用于任何呈现指数级增长的东西上面，我很高兴因此而获得好评。”

　　选择硅的原因

　　这是一个材料科学上奇迹。硅是是一种很好的半导体（它能够导电，但同时也可以控制的方式进行的），尽管收缩，硅的晶体结构仍然能保持完整。

　　摩尔定律现在失效了吗？

　　尽管很多分析师与企业的官员已经放言摩尔定律将过时，但它可能仍然发挥作用。

　　一些人，比如惠普实验室的StanWilliams与PhilKuekes认为，到2010年，晶体管的收缩将成为一个问题。因此，厂商需要找到新的替代材料，比如惠普的“纵横制交换”（crossbarswitches）。

　　另外一些人，比如英特尔的科技战略部主任PaoloGargini则宣称，到2015年，制造商们才开始转向混合芯片（hybridchips），比如结合了传统晶体管元素与新出现材料，比如纳米线的芯片。到2020年，新型芯片才会完全投入使用。

　　从理论的角度讲，硅晶体管还能够继续缩小，直到4纳米级别生产工艺出现为止，纳米是衡量芯片的体积单位。一纳米是一米的十亿分之一。目前的芯片一般使用90纳米工艺制造。预计时间可能在2023年左右。到那个时候，由于控制电流的晶体管栅极（transistorgate）以及氧化栅极（gateoxide）距离将非常贴近，因此，将发生电子漂移现象（electronsdrift）。如果发生这种情况，晶体管会失去可靠性，原因是晶体管会由此无法控制电子的进出，从而无法制造出1和0出来。

　　如果替代晶体管的材料永远找不到，摩尔定律便会失效。

　　如果替代材料出现了，那么类似摩尔定律的规律将仍然出现。

　　现在，科学家们都在寻找最好的替代材料，碳纳米管，硅纳米线晶体管，分子开关（molecularcrossbars），相态变化材料（phasechangematerials），自旋电子（spintronics）目前都处于试验阶段。

　　尽管硅有局限性，但制造商与设计师们仍然喜欢这种材料。硅将继续出现在某些设备当中。摩尔表示：“我认为，硅技术仍然是制造复杂微结构及材料的基本方法。”