面对自然法则极限摩尔定律这根指挥棒还能挥舞多久

原标题：面对自然法则极限摩尔定律这根指挥棒还能挥舞多久

　　3月末，蔚来汽车宣布因芯片短缺暂停生产5天，这一公告引起社会热议。不仅是汽车，如今我们的生活已经离不开芯片，随着芯片在日常生活中占据的位置日益重要，其升级也受到越来越广泛的关注。

　　提到芯片的发展升级，就不得不提起大名鼎鼎的摩尔定律。1965年4月，《电子学》（Electronics）杂志上发表了一篇对电子行业进行预期的文章，提出微处理器运算能力每12到18个月提高一倍，或者说是芯片从设计到制造过程中，工艺进步使得集成度翻倍，成本减半。

　　摩尔定律提出50年后，提出者戈登·摩尔在接受采访时吐露心声：这只是一个大胆推测。“但后来这个推论不断驱动和主宰半导体行业的发展，我也就心安理得了。”

　　几十年来，一直有“摩尔定律不久就会失效”的声音，但时至今日，它仍颠扑不破。集成电路发展取得突破的新消息仍旧不断传来，继5纳米后，3纳米芯片已在量产途中。与其说戈登·摩尔做出了大胆的预测，不如说他给半导体行业做出了不断前进的“小目标”。

　　是预测，更是小目标

　　我们可以将集成电路想象成在硅片上的“微雕”，即在硅圆晶上雕刻亭台楼阁、立交路网甚至整个城市，只不过所用的“刻刀”是光。

　　为什么当下集成电路领域的少数企业能够形成垄断？例如光刻机荷兰阿斯麦尔独领风骚，芯片制程台积电一骑绝尘。

　　它们其实并不是一开始就领跑的。“日本的光刻机其实在这个行业里称霸了几十年，但当极紫外光刻到达某个程度，由于资金和人力成本投入太高，日本的产业做出了一个预判，花更大成本获得更高精度的芯片可能很难得到广泛的商业应用，因此对投入产出比的判断使他们放缓了对更高精度光刻机的研制。” 中国科学院微电子研究所研究员周玉梅告诉科技日报记者，而荷兰做光刻机的团队执着地认为技术能够一点点往前推进，在不断推进的过程中，一些大企业加入合作，如台积电即在前期进入、投入，共同研发。

　　合作使得新的技术极限很快获得突破。

　　正是由于半导体产业的不同位置的企业、团队的共同推进和成果共享，突破极限的芯片被成功应用，摩尔定律也因此可以继续向前推进。

　　虽然在推动半导体产业遵循摩尔定律的过程中，很多企业的投入成为“炮灰”，但从人类挑战微观世界极限的角度来看，它们非常值得尊重。

　　二十多年前，极紫外光刻等技术路线尚在探索中。据记载，1997年业内就预测2006年芯片特征尺寸将缩小到100纳米，而100纳米是一种挑战，因为制造小于100纳米线宽的集成电路时，光源波长将大于其特征尺寸，常规的光学光刻工艺失灵，为此必须寻找一种完全崭新的光刻工艺。世界各大半导体公司、大学和研究所那时都努力探索研究这种新工艺，如英特尔公司领导的联合体采用光源为氙气的特别紫外线光刻，其波长小于10纳米；IBM公司采用X射线光刻，其波长为5纳米；美国得克萨斯大学和美国半导体制造技术战略联盟联合采用紫外线光刻刻出80纳米图形，同时采用特殊的刻蚀石英掩膜，朗讯公司采用电子束光刻……这些方法复杂、昂贵，需要大批量生产考验。

　　当然，最终经受住考验的那个结果我们这个年代的人已经知晓，但在当时为了实现突破极限、按照摩尔定律推进的“小目标”，整个产业都勇立在原始创新的潮头。

　　不同环节共同推进技术发展

　　在硅晶上“微雕”一个缩微城市，让每个电子都带着正确的指令飞奔，当然不会是光刻机“独挑大梁”。