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什么是“摩尔定律”?

时间:2024-03-14 05:36:02  来源:http://www.gjqjd.com  作者:admin

一、什么是“摩尔定律”?

“摩尔定律”是以 Intel 公司的奠基人戈登.摩尔的名字命名的。戈登.摩尔认为, 处理器的能力每 18 个月的时间就会翻一倍。在过去的几十年里,计算机特别是微型计算机,它的微处理器以及许多新技术的发展速度均遵循摩尔定律的法则。 摩尔定律现在已经被“移植”到许多新领域,如煤体传播领域。Internet 的发展也被人们认为遵循摩尔定律的规律。

二、大功率半导体器件的发展不遵守摩尔定律,它是按照什么规律发展的?

1965年时任仙童半导体公司研究开发实验室主任的摩尔应邀为《电子学》杂志35周年专刊写了一篇观察评论报告,题目是:让集成电路填满更多的元件。在摩尔开始绘制数据时,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。摩尔的观察资料,就是后来的摩尔定律,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。

三、摩尔定律的发展前景

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。Intel的微处理器芯片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。

从经济的角度看,正如摩尔第二定律所述,20-30亿美元建一座芯片厂,线条尺寸缩小到0.1微米时将猛增至100亿美元,比一座核电站投资还大。由于花不起这笔钱,越来越多的公司退出了芯片行业。

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。 加来道雄表示导致摩尔定律失效的两大主因是高温和漏电。这也正是硅材料寿命终结的原因。加来道雄表示这与科学家们最初预测摩尔定律没落大相径庭。科学家应该能继续挖掘硅部件的潜力,从而在未来几年时间里维持摩尔定律的生命力;但在3D芯片等技术也都耗尽潜力以后,那么也就将达到极限。 各领域科学家以及产业分析师们都预测到了摩尔定律的失效。然而研究者们同时又提出,不断进步的芯片结构和部件使得摩尔定律在今天依然有效。就连被称作“建立在摩尔定律之上”的Intel公司宣布随着采用纳米导线等技术的新型晶体管逐渐取代传统的半导体晶体管,已经进入“大叔”级别的“摩尔定律”,将不能继续引领电子设备发展的节奏。

基于摩尔定律的这种情况,业界提出了“More-Than-Moore”(简称MTM,即“超越摩尔定律”),试图从更多的途径来维护摩尔定律的发展趋势,并且从摩尔定律的“更多更快”,发展到MTM的“更好更全面”。摩尔定律在Logic类和Memory类的集成电路的发展中提出和得到验证,而MTM则适用于更多类型的集成电路,如Analog、RF、Image Sensor、Embedded DRAM、Embedded FLASH、MEMS、High Voltage等,通过改变基础的晶体管结构(SOI、FIN-FET),各类型电路兼容工艺,先进封装(晶圆级封装、SiP、3D多芯片封装)等技术,使一个系统级芯片能支持越来越多的功能,同样可以降低芯片的成本、提高电路的等效集成度。

四、摩尔定律是甚么?

摩尔定律是由英特尔开创人之1戈登·摩尔(GordonMoore)提出来的。其内容为:当价格不变时,积体电路上可容纳的电晶体数目,约每隔24个月(现在普遍流行的说法是“每18个月增加1倍”)便会增加1倍,性能也将提升1倍;或说,每美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻两倍以上。这1定律揭露了信息技术进步的速度。

五、光伏发电是什么原理

光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸收的能量足够大,能克服金属内部引力做功,离开金属表面逃逸出来,成为光电子。硅原子有4个外层电子,如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子,就成为N型半导体;若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子,形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时,接触面就会形成电势差,成为太阳能电池。当太阳光照射到P-N结后,空穴由P极区往N极区移动,电子由N极区向P极区移动,形成电流。

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