摩尔定律讲义
第二版摩尔定律
第二版摩尔定律全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：摩尔定律（Moore's Law）是由英特尔公司联合创始人戈登·摩尔（Gordon Moore）在1965年提出的一个经验性规律，预言了集成电路上可容纳晶体管数量的指数增长。
这一规律在一定程度上预测了半导体技术的发展趋势，对整个信息技术行业产生了深远的影响。
随着电路的微缩尺寸趋于极限，第一版摩尔定律已经逐渐失效。
在这种情况下，人们开始探讨第二版摩尔定律，以探索未来半导体技术的发展方向。
第一版摩尔定律的核心内容是：集成电路上可容纳的晶体管数量每隔18-24个月将翻倍，而芯片的制造成本将随之减半。
这一定律推动了计算机性能的持续提升，从而推动了信息技术行业的发展。
随着半导体技术的不断进步，晶体管的尺寸已经趋近物理极限，导致摩尔定律的失效。
在这种情况下，越来越多的人开始关注第二版摩尔定律的探讨。
第二版摩尔定律的核心内容是：随着半导体技术的演进，传统晶体管的极限将越来越难以突破，但人们可以通过其他形式的技术进步来继续提升计算机性能。
人工智能、量子计算、生物计算等新技术的出现将为信息技术行业带来新的发展机遇。
随着智能物联网、5G通信等新兴技术的快速发展，信息技术的应用场景也将变得更加多样化和广泛化。
第二版摩尔定律是对第一版摩尔定律的延伸和拓展，旨在探索未来信息技术的发展方向。
在新的技术浪潮和发展趋势下，人们可以通过不断创新和实验，寻找新的技术突破点，推动信息技术行业的不断发展和进步。
摩尔定律的精神将永远激励着我们，引领我们不断追求技术的进步，探索未来的无限可能。
【2000字】第二篇示例：在计算机科学领域，摩尔定律是一个被广泛引用并且备受关注的定律，它预言了半导体技术的发展趋势。
而在2016年，由于摩尔定律逐渐失效，科学家们提出了第二版摩尔定律。
第一版摩尔定律是由英特尔创始人戈登·摩尔在1965年提出的，他观察到半导体器件的晶体管数量每隔18个月就会翻两番。
摩尔定律ppt
栅极氧化层随着晶体管 尺寸变小而越来越薄，目前 主流的半导体制程中，甚至 已经做出厚度仅有1.2纳米的 栅极氧化层，大约等于5个原 子叠在一起的厚度而已。在 这种尺度下，所有的物理现 象都在量子力学所规范的世 界内，例如电子的穿隧效应。 因为穿隧效应，有些电子有 机会越过氧化层所形成的位 能障壁（potential barrier） 而产生漏电流，这也是今日 集成电路芯片功耗的来源之 一。
物理学家加来道雄 （Michio Kaku）是纽约 城市大学一名理论物理 学教授，2012年接受采 访时称摩尔定律在叱咤 芯片产业47年风云之久 后，正日渐走向崩溃。 这将对计算机处理进程 产生重大影响。在未来 十年左右的时间内，摩 尔定律就会崩溃，单靠 标准的硅材料技术，计 算能力无法维持快速的 指数倍增长。
摩尔定律面临的挑战
摩尔定律问世已40多年， 人们不无惊奇地看到半导 体芯片制造工艺水平以一 种令人目眩的速度提高。I ntel的集成电路微处理器 芯片Pentium4的主频已高 达2GHz，2011年推出了含 有10亿个晶体管、每秒可 执行1千亿条指令的芯片。 这种发展速度是否会无止 境地持续下去是成为人们 所思考的问题。
从技术的角度看，随 着硅片上线路密度的增加， 其复杂性和差错率也将呈 指数增长，同时也使全面 而彻底的芯片测试几乎成 为不可能。一旦芯片上线 条的宽度达到纳米（10-9 米）数量级时，相当于只 有几个分子的大小，这种 情况下材料的物理、化学 性能将发生质的变化，致 使采用现行工艺的半导体 器件不能正常工作，摩尔 定律也就要走到尽头。
化学必修一摩尔定律
化学必修一摩尔定律
摩尔定律是化学中的一个基本定律，它描述了物质的摩尔量与其他物质的摩尔量之间的定量关系。
摩尔定律可以分为两种情况：气体的摩尔定律和溶液的摩尔定律。
气体的摩尔定律由亨利摩尔表达式和理想气体状态方程组成。
亨利摩尔表达式说明了气体溶解在溶液中的摩尔分数与气体的压强之间的关系。
理想气体状态方程则是描述了理想气体的状态与温度、压强和摩尔量之间的关系。
溶液的摩尔定律主要包括拉瓦锡定律、亨利定律和饱和溶解度等。
拉瓦锡定律说明了溶液中物质的摩尔分数与溶液的摩尔浓度之间的关系。
亨利定律描述了溶质的摩尔分数与溶液的压强之间的关系。
饱和溶解度则是指在一定温度下，溶液中溶质达到最大溶解度时的摩尔浓度。
摩尔定律在化学中有广泛应用，可以用于计算物质的摩尔量、浓度、压强等，对于化学反应的定量分析具有重要意义。
《物质的量及单位——摩尔》 讲义
《物质的量及单位——摩尔》讲义一、引入同学们，在我们的化学世界里，要定量地研究物质的组成和变化，就需要一个非常重要的概念——物质的量。
那什么是物质的量呢？它就像是一把神奇的尺子，能够帮助我们更精确、更方便地度量物质。
而与物质的量紧密相连的单位，就是摩尔。
接下来，让我们一起深入了解物质的量及单位摩尔。
二、物质的量物质的量，是一个用来衡量一定数目粒子集合体的物理量。
简单来说，它表示含有一定数目粒子的集体。
我们在日常生活中，会用“打”来计量鸡蛋，“双”来计量袜子。
在化学中，我们用物质的量来计量原子、分子、离子等微观粒子。
为什么要引入物质的量这个概念呢？想象一下，如果我们只说一个氧原子、两个氢原子，当涉及到大量的原子或分子时，这样的表述会非常繁琐而且不准确。
而有了物质的量，我们就可以更简洁、更清晰地表达物质的组成和变化。
比如说，我们说 1mol 氧气，就知道其中包含了约 602×10²³个氧分子。
这样是不是方便多了？三、摩尔摩尔是物质的量的单位，就像米是长度的单位，千克是质量的单位一样。
1 摩尔任何粒子所含的粒子数均为阿伏加德罗常数个。
阿伏加德罗常数约为 602×10²³。
那这个阿伏加德罗常数是怎么来的呢？它是通过实验测定和理论推导得出的。
我们可以这样理解摩尔：如果把 602×10²³个麦粒堆在一起，就可以说这是 1 摩尔麦粒；同样，如果有 602×10²³个氧分子，那就是 1mol 氧气。
需要注意的是，摩尔所指的粒子可以是原子、分子、离子、电子等微观粒子，也可以是这些粒子的特定组合。
比如 1mol H₂O 表示 602×10²³个水分子；1mol Na⁺表示 602×10²³个钠离子。
四、物质的量与粒子数的关系物质的量（n）、粒子数（N）和阿伏加德罗常数（NA）之间存在着这样的关系：n ＝ N/NA 。
摩尔定律的内容是什么
摩尔定律的内容是什么摩尔定律，又称摩尔规律，是由英特尔公司创始人之一戈登·摩尔在1965年提出的一个理论。
摩尔定律指出，集成电路上可容纳的晶体管数量每隔18-24个月便会增加一倍，而其价格却不会增加。
这一定律的提出，对计算机科学和电子工程领域产生了深远的影响，也成为了现代信息技术发展的基石之一。
摩尔定律的内容主要包括两个方面，一是晶体管数量的增长速度，二是晶体管的成本。
首先，摩尔定律指出，集成电路上可容纳的晶体管数量每隔18-24个月便会增加一倍。
这意味着随着时间的推移，芯片上所集成的晶体管数量呈指数级增长。
这一现象直接推动了计算机性能的飞速提升，使得计算机在相对较短的时间内实现了巨大的发展。
其次，摩尔定律指出，随着晶体管数量的增加，其成本并不会增加。
也就是说，在同样的制造工艺下，晶体管的成本并不会随着数量的增加而线性增长。
这使得计算机的性能提升不仅迅猛，而且成本相对较低，从而大大降低了计算机的价格，使得计算机技术更加普及。
摩尔定律的提出不仅仅是对硅谷的一次重大革命，更是对整个信息时代的一次革命。
正是因为摩尔定律的存在，才有了今天计算机技术的高速发展，也才有了今天人们对于信息时代的无限憧憬。
摩尔定律的提出，使得计算机的性能每隔一段时间就会有质的飞跃，这种飞跃不仅仅是在硬件层面，更是在软件和应用层面。
正是因为摩尔定律的存在，才有了今天云计算、大数据、人工智能等一系列新兴技术的应运而生。
这些技术的涌现，不仅改变了人们的生活方式，也改变了整个社会的发展轨迹。
然而，随着摩尔定律的提出已经有近60年的时间，人们开始质疑摩尔定律是否还能够持续下去。
因为在当前的技术水平下，晶体管的数量增长已经逐渐遇到了物理屏障，而且随着集成电路制造工艺的不断精密化，成本的降低也已经变得越来越困难。
因此，一些学者开始认为摩尔定律可能会在未来的某个时间点失效，这也意味着计算机技术的发展可能会遇到瓶颈。
尽管如此，摩尔定律的提出依然是一次伟大的创举，它改变了整个世界的面貌，也改变了人类的发展进程。
摩尔定律ppt.ppt
Don’t be encumbered by the past . . . Go off and do something wonderful.
不要被过去所束缚…走出去， 创造更美好的成就。
鲍勃·诺伊斯（1927~1990） 集成电路发明者
• 定律：该定律成为许多工业对于性能预测的基础。后来人们对它进行 归纳，主要有以下三种"版本"：
• •1、集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。 • •2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一倍。 • •3、用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻7、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2020/11/102020/11/102020/11/102020/11/10
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FZYZ高一（11）班 第三小组
一、摩尔定律的内容 二、摩尔定律的意义
摩尔定律
• 摩尔定律(Moore’s Law)
• The complexity for minimum component costs has been doubling at a rate of roughly a factor of two per year.
集成电路
• 集成电路，缩写为IC， 顾名思义就是把一定 数量的常用电子元件， 如电阻，电容，晶体 管等，以及这些元件 之间的连线，通过半 导体工艺集成在一起 的具有特定功能的电 路。
三方面的贡献： •特征尺寸不断减小 •芯片面积不断增大 •器件和电路设计的改进
1947: 第一个晶体管，贝尔实验室 1956年获得诺贝尔奖
摩尔定律ppt课件
Gorden Moore, 1965
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摩尔定律 • 摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登摩尔
（Gordon Moore）提出来的。其内容为：当价格不变时， 集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便 会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能 买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定 律揭示了信息技术进步的速度。
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集成电路
• 集成电路，缩写为IC， 顾名思义就是把一定 数量的常用电子元件， 如电阻，电容，晶体 管等，以及这些元件 之间的连线，通过半 导体工艺集成在一起 的具有特定功能的电 路。
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三方面的贡献： •特征尺寸不断减小
1947: 第一个晶体管，贝尔实验室 1956年获得诺贝尔奖
•芯片面积不断增大
• 定律：该定律成为许多工业对于性能预测的基础。后来人们对它进行 归纳，主要有以下三种"版本"：
• •1、集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。 • •2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一倍。 • •3、用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。
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摩尔定律的工业影响
• 要想实现向推动行业发展进步的华丽转身。必须与摩尔定律保持同步， 否则就会落后于人。
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不要被过去所束缚…走出去， 创造更美好的成就。
鲍勃·诺伊斯（1927~1990） 集成电路发明者
摩尔定律
摩尔定律摩尔定律概述摩尔定律是指IC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。
摩尔定律是由英特尔(Intel)名誉董事长戈登·摩尔（Gordon Moore）经过长期观察发现得之。
计算机第一定律——摩尔定律Moore定律1965年，戈登·摩尔（GordonMoore）准备一个关于计算机存储器发展趋势的报告。
他整理了一份观察资料。
在他开始绘制数据时，发现了一个惊人的趋势。
每个新芯片大体上包含其前任两倍的容量，每个芯片的产生都是在前一个芯片产生后的18-24个月内。
如果这个趋势继续的话，计算能力相对于时间周期将呈指数式的上升。
Moore的观察资料，就是现在所谓的Moore定律，所阐述的趋势一直延续至今，且仍不同寻常地准确。
人们还发现这不光适用于对存储器芯片的描述，也精确地说明了处理机能力和磁盘驱动器存储容量的发展。
该定律成为许多工业对于性能预测的基础。
在26年的时间里，芯片上的晶体管数量增加了3200多倍，从1971年推出的第一款4004的2300个增加到奔腾II处理器的750万个。
由于高纯硅的独特性，集成度越高，晶体管的价格越便宜，这样也就引出了摩尔定律的经济学效益，在20世纪60年代初，一个晶体管要10美元左右，但随着晶体管越来越小，直小到一根头发丝上可以放1000个晶体管时，每个晶体管的价格只有千分之一美分。
据有关统计，按运算10万次乘法的价格算，IBM704电脑为1美元，IBM 709降到20美分，而60年代中期IBM耗资50亿研制的IBM360系统电脑已变为3. 5美分。
到底什么是"摩尔定律'"？归纳起来，主要有以下三种"版本"：1、集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。
2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一半。
3、用一个美元所能买到的电脑性能，每隔18个月翻两番。
摩尔定律ppt
器件和电路设计的改进
2011: 22nm FinFET, Intel
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计算机第一定律——摩尔定
律Moore定律
背景：“1965年，戈登·摩尔（Gordon
Moore）准备一个关于计算机存储器发展趋
势的报告。他整理了一份观察资料。在他开
• 定始律：绘该制定律数成据为许时多，工业发对现于性了能一预测个的惊基础人。的后来趋人势们对。它每进行
要想实现向推动行业发展进步的华丽转身。 必须与摩尔定律保持同步，否则就会落后于 人。
Don’t be encumbered by the past . . . Go off and do something wonderful.
不要被过去所束缚…走出去， 创造更美好的成就。
鲍勃·诺伊斯（1927~1990） 集成电路发明者
集成电路，缩写集为成电路 IC，顾名思义就是 把一定数量的常用 电子元件，如电阻 ，电容，晶体管等 ，以及这些元件之 。
三方面的贡献： 特征尺寸不断减小 芯片面积不断增大
1947: 第一个晶体管， 贝尔实验室 1956年获得诺贝 尔奖
FZYZ高一（11）班 第三小组
一、摩尔定律的内容 二、摩尔定律的意义
摩尔定律 摩尔定律(Moore’s Law)
The complexity for minimum component costs has been doubling at a rate of roughly a factor of two per year.
算能力相对于时间周期将呈指数式的上升。
Moore的观察资料，就是现在所谓的Moore
定律，所阐述的趋势一直延续至今，且仍不
摩尔定律的工业影响
半导体工艺
简述摩尔定律的含义
简述摩尔定律的含义摘要：1.摩尔定律的定义与起源2.摩尔定律的基本内容与计算公式3.摩尔定律的发展与应用4.摩尔定律的局限性与未来发展趋势正文：摩尔定律是半导体行业的重要定律，由英特尔公司创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）于1965年提出。
它揭示了集成电路中晶体管数量与制造成本、性能之间的关系。
根据摩尔定律，每隔18到24个月，集成电路中的晶体管数量将翻倍，而芯片的性能也将提升一倍。
同时，芯片的制造成本会降低一半。
摩尔定律的基本内容可以用以下公式表示：（晶体管数量）= N0 * 2^(-x)其中，N0为初始时期的晶体管数量，x为时间间隔（以年为单位），2^(-x)表示每过一年，晶体管数量减半。
自提出以来，摩尔定律在半导体行业得到了广泛的应用。
它为业界提供了指导，帮助企业规划产品研发、市场竞争和技术创新。
然而，随着技术的不断发展，摩尔定律也逐渐暴露出局限性。
首先，随着晶体管数量的增加，电路的复杂性也在不断提高，导致设计、制造和维护的难度加大。
其次，功耗和发热问题也日益突出，限制了芯片性能的进一步提升。
尽管如此，摩尔定律仍然具有很高的指导意义。
在未来，随着新型材料、制程技术和架构的创新，摩尔定律可能会有所调整，但将继续影响半导体行业的发展。
我国也在积极推动集成电路产业的发展，以满足国内外市场的需求，实现产业升级。
在政策扶持、企业自主创新和技术合作的基础上，我国集成电路产业有望实现突破，推动摩尔定律在我国的实践。
总之，摩尔定律是半导体行业的重要定律，揭示了晶体管数量、性能和制造成本之间的关系。
虽然在未来发展过程中面临局限性，但摩尔定律仍具有指导意义。
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Drain
• S/D leakage current • Gate leakage current
Power
• • • • •
Surface scattering - mobility High E-field - mobility DIBL drain to source leakage IOFF Subthreshold slope >> ln(10)kT/q IOFF VG - VT decrease ION
2.特点：
一是：采用非CMOS的等比例缩小方法，将集成电感、 电容等占据大量PCB空间的无源元件集成在封装内，甚至芯 片上，使电子系统进一步小型化，以达到提高其性能的目的。 二是：按需要向电子系统集成“多样化”的非数字功能， 形成具有感知、通信、处理、致动等功能的微系统。
3.目的：
对环境智能所需要的意识和响应能力实现全面补充，使 人体和环境实现直接接口 模拟和模拟／混合信号技术、RF技术、高压／功率技术、 光电子技术、生物技术MEMS／NEMs和传感／致动等多学 科和多学科融合技术
4.技术组成：
汽车 通信 MTM 军事 娱乐 安全 医疗
三、Beyond CMOS
碳纳米管
2009年美国NSF启 动超越摩尔定律的科 学与工程 SEBML(Science and Engineering Beyond Moore‘s Law)项目要 求全新的科学、工程 和概念框架。例如： 碳纳米管、器件小型 化和系统中容错技术 等等。
6.解决方案
两个对策：More-Than-Moore & Beyond CMOS
二、 More-Than-Moore
1.产生： 最近几年，在无线通信等应用的拉动下，微电子技术不
仅继续沿着摩尔定律指引的按比例缩小方向(MM)发展，逐 渐形成了被称作“超越摩尔定律”(MtM)的发展趋势
光刻机
掩模版
5.2 纳米尺度的技术限制
因为根据量子理论的测不准原理，原子不能精确地定位于空间某一点， 所以不可能对单个原子进行处理。同时如果芯片制造技术将达到硅的物 理极限—硅层的厚度可能只有 1 nm，可能失去导电性
太薄失导电性 太薄
5.3 物理理论和思想上的限制
物理上的障碍，即集成电路和相关半导体装置的最小特 征尺寸无法无限缩小。若尺寸小于一定的限度，集成电路会 因量子物理法则而停止工作。 1）在尺寸缩小的同时，芯片中杂质原子的密度会增大， 当这些杂质原子增加时，它们会聚集在一起并形成一个不导 电束，从而使芯片无法使用。 2）门电路氧化绝缘材料变得非常薄时会出现外漏电流的 情况，即沟道中的电流通过氧化层经栅极流出。当氧化层继 续变薄时，它可能会导致电路失效。 3）芯片越小，产生的热量就越多，耗电量也会大大增加， 这对电路本身会造成巨大的危害。
三者突出特性
More Moore——按比例缩小(Scaling)
–几何Scaling：继续缩小片上逻辑记忆存储功能的物理特征尺寸， 以求持续改善密度、性能和可靠性 –等价Scaling：影响芯片电学性能的三维器件结构改善、其它非几 何工艺技术、新材料
More than Moore——功能多样化(Functional Diversification)
Moore vs. More-Than-Moore
一、Moore’s Law
1.概念：
1965年摩尔提出了一个描述集成电路集成度和性价比 的基本假说，即处理器（ CPU ）的功能和复杂性每年（其 后期减慢为18 个月）增加 1倍，而成本却成比例地递减。
2.作用：
1)摩尔定律为半导体工业的发展节奏设定了 基本步调 2)摩尔定律同时预测了集成电路产品的特征 尺寸每 2年缩小 0.7倍，以常数速度缩小尺度的同 时单位成本也跟随同步下降 3)摩尔定律使得在硅芯片单位面积里装进更 多的晶体管成为可能，使集成电路的运行速度、紧 凑性提高、功耗降低等性能随着增加
• Tunneling current IOFF • Gate depletion EOT
Gate stack
Gate
Source/Drain
• Parasitic resistance • Doping level, abruptness
Source Substrate
–不必Scaling而提高附加值方法：如对非数字功能的RF通信、功率 控制、片上无源元件、传感器/执行器(MEMS)等 –异质集成：由PCB系统板级集成移植为SOCOS
–摩尔定律达到物理和概念上极限后，要求全新的科学、工程和概 念框架。
3.半导体发展趋势：
2001(年)
2003 2005 2007 2009 2011
130（nm）
90 65 45 32 22
4.装置
应用
5.困难：
5.1 制造成本的技术制约
硅片价格与掩模成本趋势
$1,600
制造成本
$1,400 $1,200 $1,000 $800 $600 $400 $200 $0 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 2008 2008 2009 2009 2009 0.35nm 0.25nm 0.18nm 0.15nm 0.13nm