“數(shù)據(jù)傳輸正是當(dāng)今芯片中最耗能的環(huán)節(jié)，MAGNet采用了一系列新技術(shù)來協(xié)調(diào)并控制通過設(shè)備的信息流，從而最大限度地減少數(shù)據(jù)傳輸。”Bill Dally介紹稱，MAGNet也是黃氏定律得以推動(dòng)的例子之一。

另一方面，Bill Dally帶領(lǐng)的英偉達(dá)研究團(tuán)隊(duì)也正在研究更快速的光鏈路取代現(xiàn)有IT系統(tǒng)內(nèi)的電氣鏈路。其中，一種名為“密集波分復(fù)用”的技術(shù)，有望在僅一毫米大小的芯片上實(shí)現(xiàn)Tb/s級(jí)別數(shù)據(jù)傳輸，是當(dāng)前互連密度的十倍以上。

目前，英偉達(dá)的研究團(tuán)隊(duì)與哥倫比亞大學(xué)合作，探討如何利用電信供應(yīng)商在其核心網(wǎng)絡(luò)中所采用的技術(shù)，通過一條光纖來傳輸數(shù)十路信號(hào)。

不過，市場(chǎng)雖然對(duì)黃氏定律給予肯定，但與摩爾定律相比，黃氏定律具體發(fā)展步調(diào)仍難以確定。黃氏定律所提到的運(yùn)算處理能力，其實(shí)無法推而廣之，適用于各種應(yīng)用情境中。人工智能研究組織Open AI就表示，以典型的AI影像識(shí)別測(cè)試為例，雖然籠統(tǒng)來看，AI“性能”每年可增加一倍，但要如何對(duì)“性能”達(dá)成共識(shí)，仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

然而不得不提的是，雖然臺(tái)積電確實(shí)很強(qiáng)大，但卻開始“站隊(duì)”美國，選擇加入了近期美國組建的“半導(dǎo)體聯(lián)盟”。明眼人都知道，美國成立這個(gè)聯(lián)盟，不僅僅是為了提高當(dāng)?shù)氐男酒圃焖?，還有另外一個(gè)目的，就是繼續(xù)針對(duì)我們國內(nèi)的芯片事業(yè)。

由于美企技術(shù)在半導(dǎo)體行業(yè)占據(jù)了不可代替的地位，導(dǎo)致我們國內(nèi)的芯片廠商，很難再得到外界的供應(yīng)。比如說華為海思，正是因?yàn)榈貌坏脚_(tái)積電的代工，才會(huì)陷入芯片短缺的處境，直到現(xiàn)在都沒有恢復(fù)過來。

而這次臺(tái)積電又站在美國那邊，對(duì)于國內(nèi)而言自然不是什么好消息，如果美國得到臺(tái)積電最先進(jìn)的技術(shù)，那么國產(chǎn)芯片的崛起就會(huì)變得更加被動(dòng)。而且臺(tái)積電本質(zhì)上還是一家中企，不能為國產(chǎn)公司服務(wù)也就算了，還跑去與美國為伍，實(shí)在是讓人憤懣不平!

總而言之，臺(tái)積電在1nm制程芯片方面取得突破，對(duì)它自己而言肯定是有利的，但是對(duì)國內(nèi)卻無法產(chǎn)生任何幫助。既然臺(tái)積電已經(jīng)決定“站隊(duì)”美國，那么我們國內(nèi)要做的就是擺脫對(duì)它的依賴，讓國產(chǎn)芯片實(shí)現(xiàn)真正的自主化和去美化。

芯片不斷突破極限的發(fā)展就是在這個(gè)鏈條上的不同環(huán)節(jié)上不斷地打破瓶頸。例如，自2005年至今，隨著晶體管密度越來越大，晶體管電路逐漸接近性能極限，當(dāng)晶體管越做越小時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電子等微觀粒子通過量子隧道效應(yīng)穿越位勢(shì)壘的行為，使晶體管出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。

工程師們正在努力地攻克這些瓶頸，他們創(chuàng)新性地突破了一些難題，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，遇到的問題也會(huì)越來越復(fù)雜。

如在元器件方面，2020年12月17日，復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院發(fā)布消息，該院周鵬教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)具有重大需求的3—5納米節(jié)點(diǎn)晶體管技術(shù)，驗(yàn)證了雙層溝道厚度分別為0.6/1.2納米的圍柵多橋溝道晶體管(GAA，Gate All Around)，實(shí)現(xiàn)了高驅(qū)動(dòng)電流和低泄漏電流的融合統(tǒng)一，為高性能低功耗電子器件的發(fā)展提供了新的技術(shù)途徑。

據(jù)悉，GAA晶體管有望取代現(xiàn)在集成電路上使用的FinFET(鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，有望解決微縮提升性能難以為繼的問題。韓國三星和臺(tái)積電均已掌握了這一項(xiàng)技術(shù)，或?qū)⒂迷?納米或2納米芯片中。

而在芯片基材方面，哈爾濱工業(yè)大學(xué)韓杰才院士團(tuán)隊(duì)，與香港城市大學(xué)、美國麻省理工學(xué)院等單位合作，在金剛石單晶領(lǐng)域取得重大科研突破。相關(guān)研究成果“微納金剛石單晶的超大均勻拉伸彈性”2021年1月在線發(fā)表于《科學(xué)》雜志。除了金剛石芯片之外，人們還在探索石墨烯作為芯片的基材。

再比如光刻機(jī)光源方面，清華大學(xué)及合作研究團(tuán)隊(duì)2月25日在《自然》上發(fā)表的論文展示了一種新型粒子加速器光源原理?！蹲匀弧?

維持摩爾定律的“動(dòng)力”在哪里

關(guān)于摩爾定律極限的問題，戈登·摩爾引用了史蒂芬·霍金在硅谷回答同樣問題時(shí)的言論：“他提出了兩個(gè)技術(shù)極限，即光的極限速度和物質(zhì)的原子本質(zhì)。我非常同意他的觀點(diǎn)。我們目前已經(jīng)很接近‘原子’極限(原子的直徑在0.01納米到0.1納米之間)，而芯片的運(yùn)行速度也越來越快，但離光速還很遠(yuǎn)。這兩個(gè)都是最基本的自然法則，我們很難達(dá)到和超越這個(gè)極限。這也是未來幾十年里工程師們需要接受的挑戰(zhàn)?！?

那么究竟是什么動(dòng)力，讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，共同推動(dòng)技術(shù)逼近自然極限?

市場(chǎng)無疑是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原創(chuàng)動(dòng)力——

3月1日國新辦新聞發(fā)布會(huì)上，工業(yè)和信息化部黨組成員、總工程師、新聞發(fā)言人田玉龍介紹，2020年我國集成電路銷售收入達(dá)8848億元，平均增長率達(dá)20%，為同期全球集成電路產(chǎn)業(yè)增速的3倍。

集成電路產(chǎn)業(yè)不僅“蛋糕”大，而且“未來可期”，甚至可能會(huì)有“彎道超車”的機(jī)會(huì)。

“5G通訊可能會(huì)帶來新一波的需求，除5G通信本身的需求需要不同芯片，5G的應(yīng)用也會(huì)帶來新的需求，如物聯(lián)網(wǎng)等?！敝苡衩贩治?，“人工智能走向普及化也對(duì)適用于人工智能的芯片產(chǎn)生更多需求，人工智能與5G的疊加也可能衍生出更多的新應(yīng)用，對(duì)于這些預(yù)判，業(yè)內(nèi)認(rèn)為集成電路仍舊會(huì)是一個(gè)蓬勃發(fā)展的產(chǎn)業(yè)?！?

正是有了這樣的預(yù)判，全球的資本才愿意繼續(xù)追逐技術(shù)的創(chuàng)新，不斷地往前推進(jìn)。

那么，究竟摩爾定律到什么時(shí)候真正“失效”?戈登·摩爾也被無數(shù)次地問及這一問題。

他認(rèn)為，現(xiàn)在還有其他技術(shù)蘊(yùn)含的發(fā)展?jié)摿赡軙?huì)超過集成電路，例如納米產(chǎn)品、石墨氮原子層等新材料等。他猜測(cè)當(dāng)攻克某個(gè)技術(shù)難題付出的成本太高，技術(shù)創(chuàng)新本身意義不大，進(jìn)一步縮小元件尺寸所需的設(shè)備的造價(jià)非常昂貴時(shí)，摩爾定律可能會(huì)逐步退出歷史舞臺(tái)。但人們消費(fèi)電子產(chǎn)品的方式不會(huì)有很大變化。當(dāng)人們的思路跟不上技術(shù)發(fā)展時(shí)，他們會(huì)選擇停止追逐新功能，不會(huì)再追潮流每年購置新產(chǎn)品，而是把舊產(chǎn)品用上三五年，企業(yè)也會(huì)放緩發(fā)展新技術(shù)的腳步。