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摩尔定律能走多远？摩尔定律能走多远？英特尔的创新之旅英特尔的创新之旅黄节黄节博士博士董事总经理董事总经理政府事务、电信和标准政策政府事务、电信和标准政策英特尔（中国）有限公司英特尔（中国）有限公司2009.8.212009.8.21北京北京摩尔定律的本质是什么？摩尔定律的本质是什么？摩尔定律的本质是什么？摩尔定律的本质是什么？摩尔定律的本质是什么？摩尔定律的本质是什么？摩尔定律的本质是什么？摩尔定律的本质是什么？““““““““摩尔定律摩尔定律摩尔定律摩尔定律摩尔定律摩尔定律摩尔定律摩尔定律””””””””————————————————极富产业洞察力的预言极富产业洞察力的预言极富产业洞察力的预言极富产业洞察力的预言极富产业洞察力的预言极富产业洞察力的预言极富产业洞察力的预言极富产业洞察力的预言戈登戈登戈登戈登戈登戈登戈登戈登········摩尔博士在摩尔博士在摩尔博士在摩尔博士在摩尔博士在摩尔博士在摩尔博士在摩尔博士在19651965196519651965196519651965年作出预测：年作出预测：年作出预测：年作出预测：年作出预测：年作出预测：年作出预测：年作出预测：集成电路的晶体管密度每集成电路的晶体管密度每集成电路的晶体管密度每集成电路的晶体管密度每集成电路的晶体管密度每集成电路的晶体管密度每集成电路的晶体管密度每集成电路的晶体管密度每1818181818181818至至至至至至至至2424242424242424个月翻一番个月翻一番个月翻一番个月翻一番个月翻一番个月翻一番个月翻一番个月翻一番每两年晶体管密度翻番每两年晶体管密度翻番每两年晶体管密度翻番每两年晶体管密度翻番每两年晶体管密度翻番每两年晶体管密度翻番每两年晶体管密度翻番每两年晶体管密度翻番0.010.010.010.010.100.100.100.101.001.001.001.00199019901990199019951995199519952000200020002000200520052005200520102010201020100.50.50.50.5µµµµmmmm0.350.350.350.35µµµµmmmm0.250.250.250.25µµµµmmmm0.180.180.180.18µµµµmmmm0.130.130.130.13µµµµmmmm90nm90nm90nm90nm65nm65nm65nm65nm45nm45nm45nm45nm32nm32nm32nm32nm微米Pitch间隔晶体管栅极间隔每两年缩小为原来的晶体管栅极间隔每两年缩小为原来的晶体管栅极间隔每两年缩小为原来的晶体管栅极间隔每两年缩小为原来的70%70%70%70%，，，，从而晶体管面积缩小从而晶体管面积缩小从而晶体管面积缩小从而晶体管面积缩小50%50%50%50%，密度增加，密度增加，密度增加，密度增加1111倍倍倍倍=======指甲的长度头发的宽度豚草花粉细菌英特尔45纳米晶体管鼻病毒硅原子2000万纳米9万纳米2万纳米2,000纳米45纳米20纳米0.24纳米因循摩尔定律，晶体管尺寸现已缩至纳米级因循摩尔定律，晶体管尺寸现已缩至纳米级因循摩尔定律，晶体管尺寸现已缩至纳米级因循摩尔定律，晶体管尺寸现已缩至纳米级因循摩尔定律，晶体管尺寸现已缩至纳米级因循摩尔定律，晶体管尺寸现已缩至纳米级因循摩尔定律，晶体管尺寸现已缩至纳米级因循摩尔定律，晶体管尺寸现已缩至纳米级资料来源：WSTS，Dataquest，英特尔每个晶体管的价格（美元）单位芯片面积的晶体管数量1010101031010101041010101051010101061010101071010101081010101091010101010’’’’70707070’’’’75757575’’’’80808080’’’’85858585’’’’90909090’’’’95959595’’’’00000000’’’’050505051010101010101010----610101010----510101010----410101010----310101010----210101010----110101010010101010----7每个晶体管的价格下降随着晶体管数量的增多摩尔定律本质上是一种经济学规律摩尔定律本质上是一种经济学规律摩尔定律本质上是一种经济学规律摩尔定律本质上是一种经济学规律摩尔定律本质上是一种经济学规律摩尔定律本质上是一种经济学规律摩尔定律本质上是一种经济学规律摩尔定律本质上是一种经济学规律1971年，英特尔第一代微处理器，2300个晶体管2007年，英特尔45nm四核处理器，8亿多个晶体管摩尔定律的实现，使我们能以极低的价格获得极高性能的产品摩尔定律的实现，使我们能以极低的价格获得极高性能的产品英特尔英特尔4545纳米处理器中每个晶体管的价格，仅相当于纳米处理器中每个晶体管的价格，仅相当于19681968年每个晶体管价格的百万分之一年每个晶体管价格的百万分之一如果汽车的价格以同等速率下降，今天一部新车的价格仅为如果汽车的价格以同等速率下降，今天一部新车的价格仅为0.010.01美元美元我们还需要摩尔定律吗？我们还需要摩尔定律吗？我们还需要摩尔定律吗？我们还需要摩尔定律吗？我们还需要摩尔定律吗？我们还需要摩尔定律吗？我们还需要摩尔定律吗？我们还需要摩尔定律吗？高科技行业从不缺乏高科技行业从不缺乏高科技行业从不缺乏高科技行业从不缺乏高科技行业从不缺乏高科技行业从不缺乏高科技行业从不缺乏高科技行业从不缺乏””””””””预言预言预言预言预言预言预言预言””””””””托马斯托马斯··沃森（沃森（IBMIBM创始人）创始人）19431943年年预测：预测：““55台计算机就能满足全世界的需要。台计算机就能满足全世界的需要。””肯肯··奥尔森（奥尔森（DECDEC创始人）创始人）19771977年宣称：年宣称：““普通家庭不需要电脑。普通家庭不需要电脑。””比尔比尔··盖茨（微软创始人）盖茨（微软创始人）19811981年断言：年断言：““PCPC不需要超过不需要超过640KB640KB的内存。的内存。””控制器和智能传感器静态设备移动设备静态信息设备移动信息设备微处理器和微控制器下一代互联网将走向下一代互联网将走向下一代互联网将走向下一代互联网将走向下一代互联网将走向下一代互联网将走向下一代互联网将走向下一代互联网将走向““““““““物联网物联网物联网物联网物联网物联网物联网物联网””””””””以设备为中心以人为中心35亿12亿5亿4.25亿17.5亿500亿手机，MID，智能手机，上网本，GPS，etc.台式机，服务器，交换机，存储设备，etc.汽车，集装箱，油轮，火车，城铁，供应链设备，etc.医疗器械，HVAC，工业机械，分布式设备，etc.嵌入式控制器，温度/压力/流量传感器，断路器，衡器，etc.混合信号平台，微型处理器/控制器，8/16/32/64位，etc.资料来源：HarborResearch,2009年7月19711971197119711971197119711971197419741974197419741974197419741978197819781978197819781978197819851985198519851985198519851985199319931993199319931993199319931997199719971997199719971997199720002000200020002000200020002000200420042004200420042004200420042008200820082008200820082008200820092009200920092009200920092009.062602MIPS/p对计算能力的渴求远远没有被满足对计算能力的渴求远远没有被满足对计算能力的渴求远远没有被满足对计算能力的渴求远远没有被满足对计算能力的渴求远远没有被满足对计算能力的渴求远远没有被满足对计算能力的渴求远远没有被满足对计算能力的渴求远远没有被满足Source:Intel全球人均拥有的每年新增计算能力全球人均拥有的每年新增计算能力全球人均拥有的每年新增计算能力全球人均拥有的每年新增计算能力全球人均拥有的每年新增计算能力全球人均拥有的每年新增计算能力全球人均拥有的每年新增计算能力全球人均拥有的每年新增计算能力1002003004005001975197519851985199519952004200401955195519651965.17500.2Billion更多的设备意味着更多的晶体管更多的设备意味着更多的晶体管更多的设备意味着更多的晶体管更多的设备意味着更多的晶体管更多的设备意味着更多的晶体管更多的设备意味着更多的晶体管更多的设备意味着更多的晶体管更多的设备意味着更多的晶体管Source:Intel全球人均拥有晶体管数量全球人均拥有晶体管数量全球人均拥有晶体管数量全球人均拥有晶体管数量全球人均拥有晶体管数量全球人均拥有晶体管数量全球人均拥有晶体管数量全球人均拥有晶体管数量摩尔定律能走多远？摩尔定律能走多远？摩尔定律能走多远？摩尔定律能走多远？摩尔定律能走多远？摩尔定律能走多远？摩尔定律能走多远？摩尔定律能走多远？源极源极漏极漏极低阻层低阻层多晶硅栅极多晶硅栅极二氧化硅姗介质二氧化硅姗介质硅衬底硅衬底源极源极漏极漏极低阻层低阻层多晶硅栅极多晶硅栅极二氧化硅栅介质二氧化硅栅介质硅衬底硅衬底二氧化硅栅介质变薄，栅极漏电流增加晶体管尺寸缩小，传统技术临近极限晶体管尺寸缩小，传统技术临近极限晶体管尺寸缩小，传统技术临近极限晶体管尺寸缩小，传统技术临近极限晶体管尺寸缩小，传统技术临近极限晶体管尺寸缩小，传统技术临近极限晶体管尺寸缩小，传统技术临近极限晶体管尺寸缩小，传统技术临近极限挑战栅极漏电的极限挑战栅极漏电的极限挑战栅极漏电的极限挑战栅极漏电的极限挑战栅极漏电的极限挑战栅极漏电的极限挑战栅极漏电的极限挑战栅极漏电的极限漏电占总功耗的百分比020%40%60%80%180nm130nm90nm65nm45nm制程技术漏电扩充对于芯片功耗至关重要漏电扩充对于芯片功耗至关重要基于基于SiO2SiO2的传统栅极电介质的传统栅极电介质在经过四十年的扩充后达到极限在经过四十年的扩充后达到极限栅极漏电成为重要的电力损耗来源栅极漏电成为重要的电力损耗来源高高高高高高高高kkkkkkkk栅技术突破传统，实现革命性创新栅技术突破传统，实现革命性创新栅技术突破传统，实现革命性创新栅技术突破传统，实现革命性创新栅技术突破传统，实现革命性创新栅技术突破传统，实现革命性创新栅技术突破传统，实现革命性创新栅技术突破传统，实现革命性创新低阻层低阻层高高kk栅介质栅介质硅衬底硅衬底工作功能金属工作功能金属采用高采用高-k-k-k-k-k-k-k-k介质和金属栅极材料，是自上世纪介质和金属栅极材料，是自上世纪6060606060606060年代年代晚期以来晚期以来,,,,,,,,晶体管技术领域最重大的突破。晶体管技术领域最重大的突破。————————————————戈登戈登········摩尔摩尔从从从从从从从从45nm45nm45nm45nm45nm45nm45nm45nm制程开始引入高制程开始引入高制程开始引入高制程开始引入高制程开始引入高制程开始引入高制程开始引入高制程开始引入高kkkkkkkk金属栅极技术金属栅极技术金属栅极技术金属栅极技术金属栅极技术金属栅极技术金属栅极技术金属栅极技术晶体管密度：提升晶体管密度：提升22倍倍晶体管切换速度：提升晶体管切换速度：提升20%20%以上以上晶体管切换功率：降低晶体管切换功率：降低30%30%以上以上源极源极--漏极漏电功率：降低漏极漏电功率：降低55倍以倍以上上栅极氧化物漏电功率：降低栅极氧化物漏电功率：降低1010倍倍以上以上65nm200565nm2005技术创新再度捍卫