后摩尔时代半导体产业发展方向及启示
后摩尔时代的微电子研究前沿与发展趋势
后摩尔时代的微电子研究前沿与发展趋势一、本文概述随着摩尔定律的逐渐失效，微电子行业正步入一个全新的时代——后摩尔时代。
在这一时代背景下，微电子研究的前沿领域和发展趋势引起了全球范围内的广泛关注。
本文旨在深入探讨后摩尔时代微电子领域的研究现状、技术挑战以及未来发展方向，以期为读者提供全面的行业分析和展望。
文章首先回顾了摩尔定律的发展历程及其对微电子行业的影响，分析了后摩尔时代微电子领域面临的主要技术挑战，如物理极限的突破、新型材料的研究与应用、芯片设计与制造工艺的创新等。
在此基础上，文章重点介绍了后摩尔时代微电子研究的前沿领域，包括纳米电子学、生物电子学、量子计算与通信、光电子集成等，并分析了这些领域的最新研究进展和潜在应用前景。
文章展望了后摩尔时代微电子行业的发展趋势，包括技术多元化、产业融合、国际合作与竞争等方面。
通过综合分析，文章认为在后摩尔时代，微电子行业将更加注重技术创新与跨界融合，推动全球科技产业向更高层次、更宽领域迈进。
国际合作与竞争也将成为推动行业发展的重要动力，各国和企业需要紧密合作，共同应对技术挑战，推动微电子行业的可持续发展。
二、后摩尔时代的微电子研究前沿随着摩尔定律逐渐逼近其物理极限，微电子领域正步入一个全新的时代——后摩尔时代。
在这一时期，微电子研究的前沿主要集中在以下几个方面：纳米尺度下的材料研究：随着器件尺寸的减小，传统的硅基材料面临着量子效应、漏电流增加和功耗升高等问题。
因此，新型纳米材料的研发成为研究热点，如二维材料、碳纳米管、石墨烯等，这些材料具有优异的电学、热学和机械性能，有望为微电子器件带来新的突破。
新型器件结构的设计：为了克服传统CMOS器件的局限性，研究者们提出了多种新型器件结构，如隧穿场效应晶体管（TFET）、负电容场效应晶体管（NFET）等。
这些新型器件结构通过改变载流子的传输机制，有望在提高器件性能的同时降低功耗。
三维集成技术：为了突破二维平面集成的限制，三维集成技术应运而生。
关于后摩尔时代我国集成电路制造领域的一些思考
关于后摩尔时代我国集成电路制造领域的一些思考后摩尔时代，咱们在集成电路制造领域的路，真的是越走越宽了，但也是越走越难了。
要知道，以前咱们说起摩尔定律，简直就是拿它当圣经看，一切都是按着它来发展的。
每隔一段时间，芯片的性能就能翻番，成本却能降得越来越低。
可是现在呢？摩尔定律似乎开始慢慢失去魔力，芯片的尺寸越来越小，技术越来越复杂，想要继续突破那就不是简单的事了，得下点真功夫了。
你看，后摩尔时代，不单单是技术上要突破，整个产业链都面临着巨大的挑战。
制造工艺越来越精密，需要的设备越来越高端，而且成本也是一个天文数字。
咱们国家这些年在集成电路领域投入了不少心血，也取得了显著的成绩，但这条路走得绝对不是轻松的。
很多人可能会觉得，咱们国家这几年的发展好像也挺快的，为什么还总是有人说差距大呢？其实吧，这背后是有道理的，咱们虽然赶上了，但要赶超全球顶尖水平，还差得很远。
大家可能会好奇，后摩尔时代究竟是个什么情况？它其实是指的在摩尔定律逐渐失效后，芯片制造领域的发展方向。
以前说过了，摩尔定律就是每两年芯片性能翻一番，越来越小，越来越快。
可现在，技术的进步速度放缓了，这就意味着，要想保持芯片性能的增长，得依靠更先进的工艺，更复杂的设计以及更多的创新。
可这些东西，要不要钱不说，还需要无数的人才和资源。
而这些，恰恰是咱们当前的一大挑战。
大家可能听说过一些关于集成电路产业的新闻，国内外的一些巨头公司在技术上的竞争，简直让人看得眼花缭乱。
比如说，台积电、三星这些大佬们，他们的工艺水平和技术积累，咱们要赶上，可不光是有钱就行。
人才培养、设备引进、技术创新等方面的投入，都需要长期且持续的努力。
你想啊，光是从28纳米到14纳米，再到7纳米，甚至5纳米的技术，很多国家已经进入了瓶颈期，突破这些瓶颈的难度简直比爬珠穆朗玛峰还大。
然而，在咱们中国的集成电路产业里，大家似乎还是信心满满。
的确，过去这几年，咱们在芯片设计、材料研发、甚至制造设备等方面都取得了不少进展。
电子行业简评报告：后摩尔时代，Chiplet将持续提高芯片集成度和算力
[Table_Rank]评级：看好[Table_Authors]何立中电子行业首席分析师SAC执证编号：S0110521050001******************.cn电话：************[Table_Chart]资料来源：聚源数据相关研究[Table_OtherReport]∙电子行业：海外功率龙头Q2业绩高增，持续加码SiC产能建设∙电子行业：从英飞凌FY22Q3财报看功率板块景气度∙电子行业：中国大陆IC份额提升，关注材料、设备板块机会核心观点⚫Chiplet俗称芯粒，又名小芯片组。
它是将一类满足特定功能的die，通过die-to-die内部互联技术实现多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起，进而形成一个系统芯片。
Chiplet工艺的出现，延缓了摩尔定律失效、放缓工艺进程时间，是后摩尔时代芯片性能升级的理想解决方案。
⚫Chiplet技术是SoC集成发展到后摩尔时代后，持续提高集成度和芯片算力的重要途径。
与SoC技术结构不同，Chiplet通过将功能丰富且面积较大的芯片die拆分为多个芯粒，同时将这些具有特定功能的芯粒进行先进封装，极大程度上提升了设计灵活性。
与传统SoC对比来看，Chiplet在功耗、上市周期以及成本等方面具有明显优势，能够有效解决纳米工艺物理极限所带来的限制。
⚫美国《芯片和科学法案》迫使芯片国产化进行加速期。
2022年8月9日，美国《芯片和科学法案》正式签署。
该法案明确规定，未来将为美国半导体研发、制造以及劳动力发展提供527亿美元补贴，同时限制相关企业10年内不得在中国增产28nm以下级别先进制程芯片。
美国对于芯片“脱钩断链”的推动，直接导致国内在芯片制程的关键节点受到限制，Chiplet工艺技术或将成为芯片性能突破的关键。
⚫电子板块行情强于大盘8月15日至8月19日，上证指数下跌0.57%，中信电子板块下跌0.55%，跑赢大盘0.02个百分点，费城半导体指数下跌3.73%。
后摩尔时代半导体产业发展方向及启示
超越“摩尔定律”的提出 “超越摩尔定律”（More than Moore） 2005 年国际半导体技术路线图（ITRS）提出
后摩尔时代发展方向
发展方向之一-新材料 可替代硅的材料 要求：计算速度不亚于硅，但发热量要显著低于硅，并可提供足够的电子迁移率 碳基材料：石墨烯和碳纳米管
石墨烯： 2004 年由英国曼彻斯特大学首次发现。 呈二维蜂窝网格形状，厚度只有 1 个碳原子直径大小。 具有良好的电学性能和力学性能：电阻率比硅低，电子迁移率可达光速的 1/300，比在硅中快近 100 倍。 碳纳米管： 1991 年由日本筑波 NEC 实验室首次发现。 单壁碳纳米管的载流子能力高达 109A/cm2，是铜导线的 1000 倍。 卓越的电气特性和直径仅为 1 至 2 纳米的超小体积，在极短的沟道长度内也能保持对电流的闸门控 制。 发展方向之一-新材料 碳基材料：石墨烯和碳纳米管 最大制约因素：大规模精确排列。 碳纳米管已先于石墨烯发展。 2013 年，斯坦福大学采用同硅 CMOS 完全兼容的工艺实现研制出世界首个碳纳米管场效应晶体管计算 机原型芯片，面积仅为 6.5mm2，由 178 个碳纳米管场效应晶体管构成。
后摩尔时代半导体产业发展方向及启示
概要 “摩尔定律”即将终结 ·2016 年 3 月《自然》杂志： ·受经济和技术两大因素影响，“摩尔定律”即将终结 ·2016 年 4 月，美国英特尔公司： ·无力继续遵循“摩尔定律”，特征尺寸节点的更替将由两年变为三年一代 后摩尔时代半导体产业发展方向 ·新器件 ·新集成 ·新范式 “摩尔定律”即将终结 摩尔定律 1948 年晶体管发明。 1958 年集成电路诞生。 1965 年美国英特尔公司联合创始人之一的戈登·摩尔提出“摩尔定律”。 在价格不变的情况下，集成电路上可容纳的元器件数目每隔约 18～24 个月便会增加一倍，性能也提 升一倍。 一直引领和推动着全球半导体产业的发展。
半导体后摩尔时代定义-概述说明以及解释
半导体后摩尔时代定义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述:随着科技的不断进步和发展，半导体行业正逐渐迈入一个全新的时代，被称为半导体后摩尔时代。
在这个时代里，我们将看到许多新的技术和创新，重新定义了半导体行业的发展方向。
传统的摩尔定律认为，每18个月至两年，集成电路上的晶体管数量会翻倍，而成本会减少。
然而，随着摩尔定律的逐渐失效，半导体行业正面临着巨大的挑战和机遇。
半导体后摩尔时代将会引领行业朝着全新的方向发展，探索更多可能性和机遇。
本篇文章将深入探讨半导体后摩尔时代的定义，分析影响半导体发展的新因素，以及展望未来半导体技术的发展方向。
通过对这些内容的探讨，我们将更加深入地了解半导体行业的未来走向，以及可能带来的革新和突破。
1.2 文章结构文章结构部分是整篇文章的框架，它包括引言、正文和结论三个主要部分。
在引言部分，我们将简要介绍半导体后摩尔时代的定义和文章的目的。
在正文部分，我们将详细讨论半导体后摩尔时代的概念、影响半导体发展的新因素以及未来半导体技术的发展方向。
最后，在结论部分，我们将总结半导体后摩尔时代的含义，展望半导体技术的未来，并给出自己的结论与展望。
整个结构旨在全面探讨半导体领域的新发展趋势，为读者提供深入了解和参考。
1.3 目的：半导体后摩尔时代是指在摩尔定律不再适用的情况下，半导体技术的发展进入了一个新的阶段。
本文旨在探讨半导体后摩尔时代的定义，分析影响半导体发展的新因素，以及展望未来半导体技术的发展方向。
通过对这些内容的讨论，我们可以更好地理解半导体技术的现状和未来发展趋势，为相关行业的发展提供参考和指导。
同时，本文也旨在引起人们对半导体技术领域重要性的关注，激发更多科研人员和企业投入到半导体技术研究和创新中，推动实现半导体技术的持续发展和进步。
2.正文2.1 半导体后摩尔时代的概念随着科技的不断发展和人类对信息处理需求的不断增加，半导体行业迎来了一个新的时代，被称为“半导体后摩尔时代”。
后摩尔时代的特色工艺及中国发展机遇
2022年第5期 总第198期科学传播后摩尔时代的特色工艺及中国发展机遇◎ 张 波我国是集成电路的市场大国，半导体工艺技术的发展，怎么也绕不开摩尔定律。
1965年，时任美国仙童半导体（Fairchild Semiconductor）公司研发主管的摩尔（Gordon E. Moore）博士为《电子学》杂志撰写了一篇文章“Cramming More Components onto integrated circuits”，预测集成电路的集成度（单芯片集成晶体管数目）每年增加一倍。
1975年，已参与创建英特尔（Intel）公司的摩尔博士在IEDM（国际电子器件年会）以“Progress in digital integrated electronics”为题做主题报告，进一步将集成电路集成度的发展速度修订为每两年增加一倍。
这就是半导体业界著名的“摩尔定律”（Moore's Law）。
一、半导体行业进入后摩尔时代摩尔定律自诞生以来一直指引着半导体工艺技术的发展，这也是英特尔公司很长一段时间坚持两年一代工艺和Tick-Tock发展战略的主要依据。
长期以来，集成电路集成度的提升依赖于工艺线宽的不断缩小，从早期的10微米工艺线宽逐步缩小到现在的7纳米、5纳米工艺节点，这是以摩尔定律为引领的单一维度创新发展。
但随着集成电路工艺线宽持续降低，特别是半导体微细加工工艺进入纳米尺度后，建厂成本、工艺研发和产品研制等费用急剧增加。
一条先进的集成电路生产线建厂成本已高达150亿~200亿美元，超过新一代航空母舰（130亿美元）或一座新核电站（40亿~80亿美元）的建设成本；一个采用5纳米工艺节点的先进集成电路产品开发成本也已超过5亿美元。
因此，从2005年开始，集成电路工艺技术逐渐从单一追求尺寸依赖的先进工艺，向先进工艺（More Moore）、非尺寸依赖的特色工艺（More than Moore）和先进封装（System in Package：SiP）三个维度并举发展，半导体行业进入后摩尔时代。
后摩尔时代集成电路发展趋势
后摩尔时代集成电路发展趋势1. 前言后摩尔时代是指Moore定律面临严峻挑战、集成电路进一步发展的时代。
近年来，人工智能、物联网、云计算等新兴技术的蓬勃发展，也带来了集成电路应用层面的深刻变革。
本文主要从集成度、功耗、可重构性、智能化等方面探讨后摩尔时代集成电路的发展趋势。
2. 集成度与成本集成度是衡量集成电路功能水平的重要指标，是后摩尔时代集成电路发展的关键驱动因素之一。
随着微纳米工艺的成熟和三维集成技术的发展，集成度将持续提升。
同时，如何降低制造成本也成为了一个重要问题。
3D集成、先进封装技术等被广泛应用，有效提升了集成度。
未来，新材料的运用、先进制造工艺等将进一步降低电路制造成本。
3. 功耗与能效功耗问题在芯片研发中一直是一个难以回避的问题。
在维持较高性能的同时，如何降低功耗成为后摩尔时代的难点。
需要在设计、工艺和物理层面都进行优化。
例如，采用新型晶体管、优化芯片架构、低功耗电源等。
此外，能源消耗问题也日益重视，优化供应链，降低生产和使用的能源消耗，实现可持续发展是未来整个集成电路产业研发的方向。
4. 可重构性与灵活性可重构性和灵活性是集成电路发展过程中的新趋势。
随着人工智能、物联网等新兴应用的不断涌现，未来集成电路的应用场景变得越来越复杂。
如何根据不同需求制造适用的芯片成为一项技术挑战。
可编程逻辑器件、多核架构等技术，使得集成电路由硬件向软硬件结合方向转变，能够更灵活地适应不同应用场景需求，提高集成电路的适应性。
5. 智能化与自主研发人工智能应用的兴起，促进了集成电路的智能化发展，集成电路正在向处理器、传感器和存储器的智能化方向发展。
未来，集成电路的自主研发也将得到提升，激发芯片行业的创新潜能。
推动自主品牌芯片在中国市场的占比，提高芯片质量和技术水平。
6. 总结总体来看，后摩尔时代的集成电路，需要高度集成化、低功耗、可重构性和智能化等基本特征，并推出专门的应用芯片，通过市场化推广，满足市场需求，打破人们对主流厂商的依赖。
2019年咨询工程师继续教育-后摩尔时代半导体产业发展方向及启示-80分
一、单选题【本题型共2道题】
1.特征尺寸达到______纳米时，量子效应开始显现，“摩尔定律即将失效”的论断出现。
A．0.25μm
B．0.13μm
C．90nm
D．65nm
用户答案：[C] 得分：10.00
2.基于硅穿孔的2.5维和三维封装的区别在于前者使用了______。
A．焊点（C4 Bumps）
B．微焊点（Micro Bumps）
C．硅中间层（Silicon Interposer）
D．焊球（SolderBalls）
用户答案：[C] 得分：10.00
二、多选题【本题型共2道题】
1.______和______目前发展最迅速的两种碳基电子器件材料。
A．石墨烯
B．碳纳米管
C．富勒烯
D．石墨
用户答案：[AB] 得分：20.00
2.摩尔定律终结的原因______。
A．热死亡
B．市场碎片化
C．量子效应不可忽视
D．生产成本加速上涨
用户答案：[ABCD] 得分：20.00
三、判断题【本题型共2道题】
1.中央处理器（CPU）从2004年起转向多核方向发展，原因是无法解决散热问题。
Y．对
N．错
用户答案：[Y] 得分：20.00
2.国际半导体技术路线图（ITRS）仍决定以摩尔定律作为路线图的制定依据。
Y．对
N．错
用户答案：[Y] 得分：0.00。
未来半导体发展方向
未来半导体发展方向在当今的科技发展中，半导体技术一直扮演着非常重要的角色。
随着互联网、物联网、人工智能等新兴技术的迅猛发展，对半导体产业提出了更多更高的要求。
未来半导体发展方向将主要围绕以下几个方面展开：1. 超大规模集成随着云计算、大数据处理等领域的不断扩展，对半导体芯片的性能和集成度提出了更高的要求。
未来半导体的发展趋势将是实现更高的集成度，开发出更加高效、高性能的超大规模集成电路。
2. 低功耗、高性能在移动智能终端、智能穿戴设备等领域，对半导体芯片的功耗和性能的要求也越来越高。
未来半导体技术的发展将重点在于实现更低功耗、更高性能的芯片设计，以满足智能设备的需求。
3. 新材料与新工艺随着摩尔定律的逐渐达到极限，传统的硅基半导体技术也面临着许多挑战。
未来半导体的发展方向将会涉及到新材料与新工艺的研究与开发，如石墨烯、碳纳米管等材料的应用，以及三维集成、光电集成等新工艺的探索。
4. 量子计算与量子通信量子计算和量子通信作为未来科技发展的热门方向，也对半导体技术提出了更高的要求。
未来半导体的发展方向可能会涉及到量子比特的控制、量子态的稳定性等领域，以满足未来量子计算与通信的需求。
5. 生物芯片与医疗应用生物芯片技术作为半导体技术与生物医学的交叉应用领域，将会在未来发展中扮演重要角色。
未来半导体技术可能会结合生物医学应用，开发出更加智能、精准的生物芯片，用于医疗诊断、基因测序等领域。
未来半导体的发展方向将是多元化的，涉及到各个领域的深度融合和创新。
随着科技的不断进步，半导体技术也将不断向前发展，为人类社会带来更多更好的科技应用和便利。
全球半导体产业的发展趋势与展望
全球半导体产业的发展趋势与展望全球半导体产业的发展趋势与展望随着科技进步和全球经济发展，半导体产业逐渐成为了全球经济的重要组成部分。
半导体产业的发展对于人类社会的发展有着深远的影响，从而也受到国家和企业的高度重视。
本文将分析当前半导体行业的发展趋势以及未来的展望，以期为该行业的从业人员和读者提供参考。
一、发展趋势1.数字化转型的推动：当前，人工智能、大数据、智慧城市等新型数字技术正在飞速发展，在数字化转型的推动下，半导体行业也必须面对严峻的挑战。
在大数据和人工智能的需求下，半导体设计和生产都需要更加高效合理，从而使公司更加具有竞争力。
2.芯片智能化的发展：作为人工智能重要组成部分的电子芯片正在越来越智能化。
虽然目前人工智能的发展还在初级阶段，但半导体产业在这领域已经有了很大的投资和研究。
电子芯片的智能化是未来半导体产业发展的趋势。
3.全球化发展：由于国际间的贸易自由化和政策支持，半导体行业的全球化发展趋势将继续发展，未来将出现更加全球化的生产和供应链。
4. 5G时代的到来：5G技术的普及将极大地推动半导体产业增长。
在5G技术的引领下，半导体产业的发展方向将更加多样化、模块化和系统化。
5. 绿色半导体的应用：环保和可持续发展日益受到重视，半导体行业也不例外。
未来的绿色半导体的应用可能会为工业提供更加简洁、高效、环保的解决方案。
二、未来展望虽然半导体行业发展呈现出不少机遇，但同时也面临不少挑战。
未来的发展需要全球半导体产业持续创新、不断提高产业整体技术水平，同时还需要按照市场需求进行细分，以满足日益多样化的需求，将半导体生产从单一芯片扩展到系统级、平台级。
攻克核心领域研究难题，提高其核心技术的竞争力，是能够让我们在未来的竞争中占据优势的关键。
半导体产业的未来发展将面临全球化、专业化和多样化的新形势。
未来的半导体产业将不仅提供芯片，在工业、军事、医疗等领域也将提供各种差异化的解决方案。
半导体技术将延伸到各个领域，如人工智能、物联网以及汽车，对未来的经济增长和社会进步都将产生巨大的影响。
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皮划
8
键区域热固性聚合材料中加入石墨烯，提升抗断 烯的应用范围扩展到传统行业之艇裂能力外
其他二维材料
包括二硫化钼、六方氮化硼、二硒化钨、氟代石墨烯和硅烯等
从机理和生产工艺上，都仍未达到完全成熟可替代硅的水平
黑砷磷（@2015）
二维氮化镓（@2016）
硼墨烯（@2016） 发展方向之一-新原理 基于电子新自由度 目前依赖于电子的电荷特性来实现器件的开和关。 电子其他自由度：自旋和谷自由度。 自旋电子 自旋特性于 20 世纪 20 年代发现，但直到 1988 年巨磁阻效应被发现，才逐渐成为各国竞相开展的研 究热点。 原理：或将自旋或磁性作为信息的载体，通过电流或电压进行操控；或将自旋或磁场作为操控电荷或 电流信息的手段。 能耗远低于传统电子器件，具有体积小、速度快、抗辐射能力强、噪声低、运算速度快和数据非易失 性等优点，可集信息的传输、处理和存储于一身。
后摩尔时代半导体产业发展方向及启示
概要 “摩尔定律”即将终结 ·2016 年 3 月《自然》杂志： ·受经济和技术两大因素影响，“摩尔定律”即将终结 ·2016 年 4 月，美国英特尔公司： ·无力继续遵循“摩尔定律”，特征尺寸节点的更替将由两年变为三年一代 后摩尔时代半导体产业发展方向 ·新器件 ·新集成 ·新范式 “摩尔定律”即将终结 摩尔定律 1948 年晶体管发明。 1958 年集成电路诞生。 1965 年美国英特尔公司联合创始人之一的戈登·摩尔提出“摩尔定律”。 在价格不变的情况下，集成电路上可容纳的元器件数目每隔约 18～24 个月便会增加一倍，性能也提 升一倍。 一直引领和推动着全球半导体产业的发展。
池
特征的电极及锂氧充电电池
90%，可重复充电超过 2000 次
神经 发现石墨烯可与神经元细胞相互作用，并保证后 石墨烯有望用于制造大脑植入
6
元 者的完整性
物，实现对大脑的控制
光滑 发现石墨烯纳米带在物体表面滑动时具备超润滑
7
有望研发出纳米石墨烯光滑涂层
涂层 特性
研制出首个采用石墨烯材料的皮划艇，在船身关 石墨烯皮划艇通过了比赛，石墨
“摩尔定律即将终结”的论断开始出现 2004 年特征尺寸进入 90 纳米，量子效应开始显现，“摩尔定律即将失效”的论断至此未曾平息。 在固体电子学中，半导体中的电子也具有波粒二相性，其波动性表现为电子的空间位置分布。在动量 空间中遵循几率波的波函数规律，其波长为 50～100 纳米尺度。 纳米尺度和半导体中电子的德波罗意波长相当。在该尺度中，电子的量子效应将起重要作用。
世界首个碳纳米管计算芯片（@2013） 2016 年 10 月，美国劳伦斯伯克利国家实验室使用二硫化钼和碳纳米管，研发出全球最小、栅极仅为 1 纳米的晶体管，推翻此前“无法实现小于 5 纳米栅极”的产业共识，证实晶体管尺寸仍可缩小。
纳米晶体管结构示意图（@2016） 2016 年 11 月，IBM 表示使用化学“诱骗”的方法，可使纳米管自生长成所需结构，进而制造出具备 极低功耗、运算速度提升 6～10 倍的芯片，可开发曲面电脑、可注射芯片等应用。 石墨烯在除器件外的更多领域发挥作用
IBM 的碳化硅芯片生长技术（@2016） “石墨烯旗舰”项目第一阶段所获代表性成就
序 研究 主要进展
号 范畴
意义
制造 在液体中使用旋转搅拌工具实现石墨烯薄片的分 为低成本、大批量生产高质量石
1
方法 离
墨烯铺平道路
压力 研制出小型、高效、高可靠挤压薄膜压力传感 在移动终端和可穿戴设备领域应
2 传感 器，传感能力是现有硅器件的 45 倍，尺寸减少了 用前景巨大
“摩尔定律终结” 真的来了 2016 年 3 月上旬，英国《自然》杂志发文指出，摩尔定律将彻底终结，全球半导体行业也已达成共 识。 2016 年 3 月下旬，英特尔表示无法按预期实现本应在 2015 年底完成的 10 纳米生产工艺量产，不得 不延长 14 纳米 Skylake 微处理器架构的生命周期；且发展策略放缓为三步走。 企业与原材料和设备供应商关系密切，自行协调发展。 不再以摩尔定律作为路线图的制定依据。
超越“摩尔定律”的提出 “超越摩尔定律”（More than Moore） 2005 年国际半导体技术路线图（ITRS）提出
后摩尔时代发展方向
发展方向之一-新材料 可替代硅的材料 要求：计算速度不亚于硅，但发热量要显著低于硅，并可提供足够的电子迁移率 碳基材料：石墨烯和碳纳米管
石墨烯： 2004 年由英国曼彻斯特大学首次发现。 呈二维蜂窝网格形状，厚度只有 1 个碳原子直径大小。 具有良好的电学性能和力学性能：电阻率比硅低，电子迁移率可达光速的 1/300，比在硅中快近 100 倍。 碳纳米管： 1991 年由日本筑波 NEC 实验室首次发现。 单壁碳纳米管的载流子能力高达 109A/cm2，是铜导线的 1000 倍。 卓越的电气特性和直径仅为 1 至 2 纳米的超小体积，在极短的沟道长度内也能保持对电流的闸门控 制。 发展方向之一-新材料 碳基材料：石墨烯和碳纳米管 最大制约因素：大规模精确排列。 碳纳米管已先于石墨烯发展。 2013 年，斯坦福大学采用同硅 CMOS 完全兼容的工艺实现研制出世界首个碳纳米管场效应晶体管计算 机原型芯片，面积仅为 6.5mm2，由 178 个碳纳米管场效应晶体管构成。
器 25%
光电
研制出基于晶圆级石墨烯的红外光纤通信系统用 增加信息传输总量，减小体积和
3 子器
高性能光探测器
成本
件
柔性
4
研制出世界首个背板含石墨烯的柔性显示器
显示
具有低功耗、长寿命等优点，适 用于多种环境
研发出装有石墨烯纳米片墨水的正极及锂离子充
可充
能量转换效率提升 20%
电电池
5 电电
研发出由石墨烯和添加剂组成、呈现多孔和松软 能量密度高，能量转换效率超过
“摩尔定律”终结原因 技术 ·热死亡 ·量子效应 经济
·市场碎片化 ·生产成本加速上涨 技术原因 热死亡：由于无法有效散热 微处理器速度<4GHz（@2004 年） 单核→多核 依旧只是缓兵之计 对微处理器算法要求苛刻 仍无法满足特征尺寸微缩加剧的散热需求 量子效应 量子效应日益显著， 电子行为将受限于量子的 不确定性，晶体管也不可靠