鄭州芯片制程的物理和工程極限獵頭公司究竟在哪里？1nm是摩爾定律的盡頭？在我們目前的認(rèn)知中，芯片制程代表著芯片的性能和功耗。一直以來(lái)，芯片的迭代進(jìn)化被一個(gè)叫「摩爾定律」的預(yù)言控制著。造成摩爾定律失效的三大原因

就拿芯片產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，如今的芯片制程工藝已經(jīng)到了4nm，但是大部分從業(yè)人員認(rèn)為，摩爾定律到了5nm的制程工藝時(shí)，已經(jīng)在逐漸失效。為什么敢于如此斷言？有如下原因：

一、芯片制程越先進(jìn)，發(fā)熱量越大

第一，隨著在同樣面積的晶圓中集成的晶體管數(shù)量越來(lái)越多，產(chǎn)生的熱量也會(huì)越來(lái)越大。

提到芯片，我們往往會(huì)提到IC，這個(gè)IC其實(shí)翻譯過(guò)來(lái)就是集成電路的意思，半導(dǎo)體集成電路，就是指的芯片。。學(xué)術(shù)一點(diǎn)說(shuō)，是一種把電路小型化，并制造在一塊半導(dǎo)體晶圓上的一種具有特殊功能的微型電路。

芯片的制造過(guò)程簡(jiǎn)約來(lái)說(shuō)有三個(gè)步驟，分別是設(shè)計(jì)、制作和封裝，設(shè)計(jì)和制作的難度最大，無(wú)論是蘋(píng)果還是華為的芯片，都是自己設(shè)計(jì)，然后交由臺(tái)積電進(jìn)行代工制作，而三星是目前全球唯一一家可以既自己設(shè)計(jì)芯片，也有工廠(chǎng)可以自己生產(chǎn)的廠(chǎng)商。

衡量芯片生產(chǎn)的核心指標(biāo)有兩個(gè)：一是硅晶圓尺寸，二是晶圓的工藝節(jié)點(diǎn)，即制程。硅晶圓尺寸是越大越好，而晶圓的工藝節(jié)點(diǎn)卻相反，則越小越好。

所謂制程，指的是硅晶圓上所能蝕刻的最小尺寸，也叫柵長(zhǎng)。越先進(jìn)的工藝，制程就越小，一塊硅晶圓所能生產(chǎn)的晶體管就越多，處理器的功能就越強(qiáng)，運(yùn)算效率也越高。

如果大家回顧一下電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，就會(huì)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：電子設(shè)備越來(lái)越小、性能卻越來(lái)越好。這背后最主要的功臣之一，就是芯片制程的進(jìn)步。

不過(guò)，這背后也是有代價(jià)的。當(dāng)芯片制程工藝越來(lái)越小時(shí)，里面電子的運(yùn)算速度就會(huì)越來(lái)越快，芯片發(fā)熱就會(huì)越嚴(yán)重。而發(fā)熱不但對(duì)芯片的性能影響很大，還會(huì)縮短芯片的壽命。這種現(xiàn)象早在20世紀(jì)初，在芯片制程工藝突破90nm制程時(shí)，傳統(tǒng)的芯片發(fā)熱方案就已經(jīng)不管用了。

但是，摩爾定律不能停啊。于是，芯片廠(chǎng)商重新對(duì)芯片內(nèi)部的電路重新調(diào)整：既然大家伙聚在一起容易「鬧事」（發(fā)熱），那索性就把你們隔開(kāi)。于是，從2004年開(kāi)始，就有了所謂的四核、八核等多核處理器，比如說(shuō)將原來(lái)一個(gè)4000兆赫的內(nèi)核，分成四個(gè)1000兆赫的內(nèi)核。

二、量子隧穿效應(yīng)

作為芯片的核心，無(wú)論是基于摩爾定律下的內(nèi)卷要求，還是電子設(shè)備小型化的需要，晶體管都需要越做越小。因?yàn)橹挥羞@樣，一塊芯片上能夠容納的晶體管才能隨之增加，性能也才能同比提高。但是這也是有極限的，這個(gè)極限就是1nm。

當(dāng)芯片制程達(dá)到1nm時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一種叫做量子隧穿的效應(yīng)（業(yè)界俗稱(chēng)「漏電」）。這就是摩爾定律失效的第二個(gè)原因。為了理解這個(gè)效應(yīng)，你可以把芯片想象成水庫(kù)。在傳統(tǒng)力學(xué)層面，只要水壩比水平面高，水就不會(huì)流出去。但是，當(dāng)一塊晶圓上所承載的晶體管達(dá)到一個(gè)臨界值（也就是1nm制程）時(shí)，就會(huì)進(jìn)入量子狀態(tài)，水庫(kù)的水就會(huì)沸騰起來(lái)，這時(shí)候就會(huì)有部分浪花濺出。具體到芯片上來(lái)，就是電子從一個(gè)晶體管跑向另一個(gè)晶體管而不受控制，就會(huì)讓晶體管完全失效。

實(shí)際上，在芯片制程進(jìn)入7nm時(shí)，這種電子擊穿效應(yīng)就越來(lái)越明顯了，表現(xiàn)在如今的手機(jī)上就是，發(fā)熱問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，各大手機(jī)廠(chǎng)商都在將「散熱」作為一大賣(mài)點(diǎn)。

三、終端設(shè)備對(duì)于低能耗的要求越來(lái)越高

對(duì)于如今的智能手機(jī)來(lái)說(shuō)，在藍(lán)牙、WiFi連接、GPS、感知觸摸、指紋識(shí)別等后臺(tái)功能越來(lái)越多時(shí)；2K 高清屏、120Hz 刷新屏等高能耗的配置，在內(nèi)卷的趨勢(shì)下成為手機(jī)的標(biāo)配時(shí)；在因?yàn)橐咔樽屓藗儗?duì)手機(jī)的依賴(lài)加重造成用機(jī)時(shí)間大幅增加等情況下，「續(xù)航尿崩」成為一個(gè)急需解決的問(wèn)題。

這就是摩爾定律遇到的第三個(gè)挑戰(zhàn)，終端設(shè)備對(duì)于芯片能耗的要求越來(lái)越高，但是由于量子隧穿效應(yīng)的存在，芯片制程越先進(jìn)，發(fā)熱就越不受控制。