摩爾定律讓位

　　在日前舉辦的Globalpress 2006全球電子峰會的開幕式上，IBM董事、副總裁兼CTO——Bernie Meyerson博士做了主題發(fā)言，他聲稱摩耳定律從經(jīng)濟性的角度來說仍然適用，但從技術的角度來說已很難實現(xiàn)。 

　　摩耳定律的經(jīng)濟性——即在每平方毫米的硅片上排列越來越多的晶體管——可以持續(xù)地按照

比例降低成本。但是，目前功率已成為制約摩爾定律的一大因素?！澳Χ刹]有指明把芯片做得更小更快的工藝，” Meyerson說，“它只是說明芯片可以做的更快，價格可以更便宜。現(xiàn)在我們在挑戰(zhàn)基礎物理學的某些領域，比如技術革新?！?nbsp;
　　Meyerson還提到了Robert Dennard，后者于1968年就職IBM公司期間發(fā)明DRAM。他同時也對縮放比例定律做出了貢獻，縮放比例定律認為，隨著芯片上晶體管數(shù)量的增加，功率密度必須保持不變。過去，通過在每一個不斷發(fā)展的工藝節(jié)點上降低內核電壓來實現(xiàn)這一點；由于功率與電壓的平方成正比，這種方法被證實是一種有效的途徑。 

　　但是，Meyerson說：“在經(jīng)過了25至30年的有效適用之后，縮放比例定律，在130nm工藝節(jié)點出現(xiàn)了問題，一個1.2nm的氧氮門柵僅為5個原子層厚。沒有人能夠對一個晶體管的所有部分進行縮放，而且原子也無法進行縮放。因此，我們不再遵循縮放比例定律。你也可以繼續(xù)遵循摩耳定律，但是功耗和散熱量將快速上升?！?nbsp;

　　Meyerson認為，“我們需要新的結構和新的方法?！边^去性能是主要限制因素，而現(xiàn)在則是功率。過去有效功率是最重要的參數(shù)，而現(xiàn)在是后備功率。過去我們以GHz來衡量性能，而現(xiàn)在我們注重的是整體系統(tǒng)性能。過去我們建立統(tǒng)計學行為模型；而現(xiàn)在更多體現(xiàn)的是原子級別的特性，因而不可能再去統(tǒng)計其行為模式。物理成分已經(jīng)改變了，因而，進行半導體設計的方法也必須改變。 

　　作為技術革新的例子是將硅拉緊會使電子沿著拉力的方向更快地移動。緊縮硅可使硅的基本性能提高35%。 

　　Meyerson同時也對晶體管材料提出了一些觀點： 

　　★布線：內部連線技術的縮放也不能一直發(fā)展下去。新的物理現(xiàn)象是：我們正碰到一些基本的限制。當你想得到更小的互連尺寸時，電阻率將呈非線性比例迅速增大。 


       ★絕緣體：如果低K絕緣材料太小的話，有可能斷裂。必須進行技術革新來使得這些材料不易折斷。 


　　★隨機摻雜效應：由于晶體管很小，摻雜性原子相對也很少。但是這些少數(shù)原子的隨機波動可能極大地改變器件的特性。 


       ★DFM逐漸成熟：縮放比例定律的終結驅動著對更高級制造工藝的需求。 


　　以上這些因素使得全盤設計方法成為必需。Meyerson說，在縮放比例的驅動下,從1998年到2003年，每年芯片性能平均提升90%。2004年以后，這種提升是靠集成來實現(xiàn)的。例如，多核技術能提高20倍的性能，這是靠同時運行20個處理器實現(xiàn)的。 

　　維持縮放比例的一個策略是在系統(tǒng)級上進行規(guī)模集成。一個例子就是IBM的深藍超級計算機。當它剛問世時，體積就比其它超級計算機小100倍，功耗也只有它們的1/28。 

　　Meyerson以單元處理器為例說明了處理器發(fā)展的兩大趨勢：在一塊芯片上集成多個內核，以及與合作伙伴結盟以分擔技術革新的費用。自從20世紀60年代以來，研發(fā)的ROI一直快速下滑。“結成合作關系是解決這一問題的一大關鍵。財政現(xiàn)狀正使工業(yè)朝著加強技術革新聯(lián)盟的方向發(fā)展。我們必須在IP方面進行合作，實現(xiàn)平臺全球化和特性差異化?！?nbsp;