集成电路中的关于摩尔定律知识汇总集成电路中的关于摩尔定律知识汇总
已经稳固运行了 50 年之久的摩尔定律就将迎来终结,但这背后也蕴藏着大量的机会。原文来自 Rodney Brooks
的博客。摩尔定律到底从何而来Moore, Gordon E., Cramming more components onto integrated circuits,
Electronics, Vol 32, No. 8, April 19, 1965.Electronics 是一本 1930 年到 1995 年期间出刊的贸易期刊。1965
年,戈登·摩尔(Gordon Moore)发表于上的一篇长达四页半的文章可能是这本期刊最著名的文章了。这篇文章
不仅阐明了一个趋势的开始,而且
集成电路中的关于摩尔定律知识汇总集成电路中的关于摩尔定律知识汇总
类别:集成电路 发布于:2017/3/17 | 930 次阅读
已经稳固运行了 50 年之久的摩尔定律就将迎来终结,但这背后也蕴藏着大量的机会。原文来自 Rodney Brooks 的博客。
摩尔定律到底从何而来摩尔定律到底从何而来
Moore, Gordon E., Cramming more components onto integrated circuits, Electronics, Vol 32, No. 8, April 19, 1965.
Electronics 是一本 1930 年到 1995 年期间出刊的贸易期刊。1965 年,戈登·摩尔(Gordon Moore)发表于上的一篇长达
四页半的文章可能是这本期刊最著名的文章了。这篇文章不仅阐明了一个趋势的开始,而且这种趋势逐渐成为一个目标/法
则,统治了硅基电路产业(这是我们的世界中每一个数字设备的基础)五十年。摩尔是加州理工学院博士,是 1957 年成立的
仙童半导体公司的创始人之一,同时自 1959 年起担任该公司的研发实验室主任。仙童是以制造硅基半导体起家的,当时大多
数半导体还是以锗为材料的,这种半导体工艺非常缓慢。
你可以从网络上搜到大量声称其原稿复印件的文件,但是我注意到其中有一些所谓的原稿中的图是重新画上去的,与我一
直看到的原稿有些不同。下面我将再现原稿中的两张图表,据我所知,我的这份复制版是该杂志原稿的唯一复制版本,没有手
动/人工的痕迹。
首先我要再现的是摩尔定律起源精华。然而,该论文中还有一个同样重要的早期图表,预测可能出现的硅基功能电路的未
来产量。它的实际数据比这个少,而且正如我们所看到的,这张图表包含了真实的未来。
这是一张关于集成电路上元件数量的图。集成电路是经由一个类似于印刷的过程生产出来的。光以数种不同的模式打到薄
薄的硅晶圆(wafer)上,同时会有不同的气体填充进它的气囊中。不同的气体会在硅晶圆表面引起不同的光致化学反应,有
时会沉积某些类型的材料,有时会腐蚀材料。有了能塑造光线的精确光掩模(mask),精确控制好温度和曝光时间,就能打
印出一个二维电路。该电路上有晶体管、电阻和其它元件。其中很多可能是在单个晶圆上一次成型的,就像许多字母在一页纸
上一次性印刷一样。在任意一个做好的晶圆上电路上,其良率是质量合格的芯片占一个晶圆上芯片总数的比例。然后这块硅晶
圆会被切成几块,每一块上都包含了一个芯片,而且每一个电路都放在自己的塑料封装中,只露出几只小「腿」作为连接线,
如果你观察一张过去四十年里芯片版图,你会上面充满了大量的集成电路。
单个集成电路中的元件数量很重要。既然集成芯片是打印出来的,过程中就没有人工的痕迹,这不同于早期的电子产品,
其中的每个元件都需要手工放置和添加。现在一个包含了多个集成电路的复杂电路仅需要手工组装这些集成芯片就可以了,而
且后来这道工序也很大程度上了。只要有一个良率不错的生产过程,那么造出一块单个集成芯片的时间就是恒定的,不管组件
的数量是多少。这意味着总共需要手工或者机器连接的集成芯片数量较少。所以,就像摩尔那篇论文的标题所说,把更多的元
件集成到一个单个集成芯片上是一个很好的主意。
该图竖轴表示的是一块集成芯片上的组件数的以 2 为底的对数,横轴表示的是年份。左起一直向上延伸的每一个缺口都
会将元件的数量增加一倍。所以 3 指的是 2 的三次方,等于 8,13 指的是 2 的 13 次方,等于 18192。从 1962 年到 1972
年,元件数量增加了 1000 倍。