摩尔定律活不久了 CMOS电路被判“死刑”

Intel联合创始人之一的戈登·摩尔提出了著名的摩尔定律，50多年来这个黄金法则主导了硅基半导体的发展规律，Intel也是摩尔定律最坚定的捍卫者。不过从14nm节点开始，依托于摩尔定律的Intel Tick-Tock战略就已经变了，升级周期从2年变成3年，14nm工艺实际上要战四代处理器了。尽管Intel一直嘴硬说摩尔定律未灭，但传统半导体这几年内确实面临着很大挑战，IRDS（设备与系统国际路线图）日前发布的一份报告则给CMOS电路判了死刑——2024年它就会终结了。

传统CMOS集成电路将在2024年走到尽头

IRDS（International Roadmap for Devices and Systems）是IEEE电子和电子工程师协会设立的一个组织，从1965年开始每年都会发布一份半导体领域中技术路线图，之前叫做ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductors）路线图，去年被IEEE重命名为IRDS，这样可以更全面地反应各种系统级新技术。

本年度的IRDS路线图完整版要到11月份才会发布，现在发布是白皮书，但是这次的报告已经足够引起轩然大波了，因为它预测传统CMOS电路在2024年就要终结了，这又是怎么回事呢？来看下EETimes的报道。

首先对半导体工艺发展不太了解的读者建议先看看我们之前做过的一个科普文章：沙子做的CPU，凭什么卖那么贵？里面解释了了半导体技术的一些术语，比如常见的xxnm工艺指的就是线宽，FinFET、FD-SOI则是指晶体管结构，Intel从22nm工艺、TSMC/三星/GF则是从16/14nm节点开始使用FinFET工艺，今年的工艺会发展到10nm，下一代则是7nm，TSMC、三星还提出了5nm工艺路线图，Intel这边就比较谨慎，5nm进展尚未公布。

IRDS中介绍的CMOS工艺路线图

从IRDS路线图中可以看到，2015年16/14nm节点开始进入FinFET工艺，一直到2021年下下代的5nm节点FinFET工艺都会存在，但是2019年就会开始应用新的GAA（gate-all-around，环绕栅极）晶体管结果，2024年的4/3nm节点则会完全取代FinFET结构，这也是为什么这份报告出来之后引起热议的原因，它代表着传统CMOS电路在2024年走到尽头了。

从2024年开始，未来的半导体工艺虽然还会有2.5nm、1.5nm线宽之分，但是再看下后面的红字部分，这几种新工艺的栅极距等指标是没有变化的，也就是说晶体管并不会一直缩小，在5nm节点就已经没啥变化了。

未来会使用新的材料、新的3D工艺继续提升半导体技术

CMOS电路在2024年终结不代表半导体技术就没有发展了，IRDS白皮书中也提到了新的发展方向，包括使用新的半导体材料和工艺，比如使用Ge（锗）取代硅基半导体，它的电子迁移率比硅更高，电气性能更好。还有就是3D工艺，这跟目前的NAND闪存发展过程有些相似，平面NAND闪存在16/15nm节点之后就步入瓶颈期，但是厂商开发了3D NAND闪存，未来的逻辑半导体芯片也会走上3D堆栈工艺。