近年來，隨著晶片工藝越來越接近極限，摩爾定律似乎也遇到了發展的瓶頸。雖然晶片密度仍在增加，但成本更高、耗時更長，這是一個根本性的變化！

大家是否認為晶片的發展隨著工藝到達極限也就到頭了？目前有哪些新方法可以替代或者延長這個週期、並繼續為市場帶來更強大的處理器呢？

@風吹葉落(某IC設計公司 幹雜活的工程師): 摩爾定律：當價格不變時，積體電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，效能也將提升一倍。在之前很多年內，這個規律就是，電晶體尺寸越小，那麼產生的功耗越低，頻率特性越高，這就一直提升積體電路的效能。但是，隨著工藝越來越高，10nm、7nm工藝已經逼近了物理極限，因為一個矽原子的尺寸也只是2.2nm，積體電路的尺寸再小，也總是有一個極限，這個就是摩爾定律失效的極限。個人認為，摩爾定律的失效不是積體電路的終結，而是另一個開始。

那麼，積體電路未來的發展方向何在呢？

第一，工藝上的創新。從二維平面結構到三維立體結構，眾所周知，現在的積體電路都是在矽片上做的，只是一層層的平面結構，沒有在立體空間做文章。而三維的結構又在另一個空間維度將積體電路的整合度增加了，其中這些工藝包含了3D封裝工藝、加工工藝。這些是一個工藝的發展途徑。

第二，從架構的改進。通用處理器CPU、MCU的架構屬於傳統架構，在某些大資料、高速率或者AI識別的應用場合不具有優勢，因而，一些異構的處理器、ASIC來解決這些應用場景，與傳統的處理器相配合，也可以達到很好的效果。

第三，應用的最佳化(軟體改進、演算法改進）。之前的很長一段時間，摩爾定律非常穩定，我們的處理器速度按照很穩定的速度提升著效能，效能的冗餘造成了軟體從業者粗放式的程式編寫，很多情況下只用考慮功能，因為效能是冗餘的嘛。而未來，面向未來的應用，效能肯定是要重視的，因此一些軟體演算法改進是從另一個層面來提升我們的應用。

總結一下，摩爾定律的失效代表了上一個粗放式的、高速增長的資訊革命的完結。下一次資訊革命是5G通訊，萬物互聯，是精細耕作的面向應用的處理器、ASIC，是一個個性化的，面向你我的資訊科技革命。

@黃**(LG電子 電子工程師): 摩爾定律是由英特爾（Intel）創始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）提出來的。其內容為：當價格不變時，積體電路上可容納的電晶體數目，約每隔18個月便會增加一倍，效能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦效能，將每隔18個月翻兩倍以上。這一定律揭示了資訊科技進步的速度。

現在大家認為摩爾定律會失效，大概是因為無法在18個月將積體電路的容納電晶體數目增加一倍。那原因是什麼，不是工程師設計不出更加精密的積體電路。而是生產裝置及製程工藝達不到。當積體電路元件越來越多，就會要求更高的製程工藝和高精度的裝置。

目前臺積電已經可以7nm量產了（華為海思麒麟980晶片）。現在臺積電、三星等半導體企業已經開始著手進行5nm、3nm的研發了。據傳，IBM已經突破了5nm工藝。在現有的工藝下，指蓋大下的晶片7nm工藝可以部署200億個電晶體，5nm可以部署約300億個，實現40%的效能提升或在保持相同效能的基礎上實現75%的功率下降。從這可以看出現況並不完全遵循摩爾定律，但又不會脫離摩爾定律。

摩爾定律應該還不會失效，隨著現有工藝的快速發展，以後的成果或能突破摩爾定律。

@wilde(麻食理工 嵌入式工程師): 摩爾定律：積體電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，效能也將提升一倍。換句話說，晶片工藝製程的換代速度是一年半到兩年時間。

然而受物理規矩限制，在沒有找到新材料的前提下，摩爾定律將很快消失～

@古**(廣州新夏啟資訊科技有限公司 技術總監): 首先先看看IC的製作材料以及工藝：晶片由金屬線和半導體材料製成的電晶體組成，最先進的電晶體和走線的寬度甚至小於可見光的波長，電子開關更恐怖，其尺寸比生物病毒還小；現在的晶片採用光刻工藝製造而成。

摩爾定律失效是因為晶片製造達到了物理極限，我覺得突破有二：一就是轉向軟體或全新的晶片架構設計，以原有得電晶體數量實現更高的計算效能；二是用未來特殊材料取代矽，例如光材料。

@楊*(非達智芯 採購經理): 其實自從進入到21世紀以來，摩爾定律就放緩了，規律跟不上定律了。現在的電晶體的體積已經達到奈米級別，從突破10nm到現在的7nm量產，再到5nm試產，到後面只會越來越難，格芯放棄12nm之後更先進工藝技術的研發就是很好的證明，再往下走成本太高了。

今天這問答是個好問題，3nm、1nm之後該怎麼辦？能不能到達3nm、1nm都是個問題！個人覺得、要取得突破的話，只能從現在的堆電晶體數量變為提升電晶體效率上出發、或者就是發現新的材料！

之前看到過一個論點，與光子學結合的晶片技術——光子晶片可能會是個突破點？現在的電晶體依賴於電子移動來實現資訊傳遞。而在晶片中由於光子不受電磁阻力等的影響，所以其傳播速度比電子快，可達二十倍以上。如果將半導體通路中的電子訊號替換為光子，則晶片在不改變大小的情況下，計算機運算速度也能加快數十倍，這就是提高電晶體效率吧！只是現在這項技術還不穩定，還在研發中，如果成功的話，這效率以摩爾定律的邏輯來看，要十幾年才能追上！

新材料的話石墨烯感覺會有希望。要說晶片的發展隨著工藝到達極限也就到頭了這個我是不贊同的，人類還是很聰明的，肯定會發現、發明新技術來促進發展的，只是時間問題，現有的工藝下，處理器效能還是夠我們用的了，大家好好享受科技為我們帶來的便捷就好！

@東嶸(北京航空航天大學 博士): 簡單來說，目前有三個方向：more Moore，more than Moore和beyond CMOS，也就是繼續往下做；使用3D IC等提高整合度；使用自旋電子，量子計算機等

@郭W(專網通訊 FPGA工程師): 我行正處於並將長期處於異構和專用精簡架構階段。這是在材料科學落後的地球建設半導體現代化不可逾越的歷史階段，需要數十年的時間

@馮**(西安電子科技大學 軟體工程): 硬體方面不能很快突破，那可以從演算法還有架構上做突破嘛

@崔衛平(東北大學 控制科學與工程): 說這個事情的太多，現在都被稱為“後摩爾時代”了。

晶片製造商已經使用了各種手段來跟上摩爾定律的步伐，多核、驅動晶片內部的執行緒、各種加速器。

以前計算主要集中在 CPU 和微處理器上，但現在這種狀況快要走到頭了。

更好的系統不僅僅透過處理器，還需要透過架構才能實現。未來晶片的突破方向，是以異構系統發展的，它是突破現有效能的關鍵。

隨著晶片技術更新換代，各個公司緊鑼密鼓的開發整合度高，能耗更低，功能更多，執行更快的新技術，但是隨之而來的就是不斷高漲的研發成本和人力物力的消耗。

就拿中國來說，為什麼我們可以漸漸追趕上發達國家，一個是得益於國家的穩定發展和中國人的聰明才智，還有一個重要原因就是摩爾定律的天花板到來了。

創業階段，一窮二白的時候各個方面都是欠缺的，發展是迅速的，可以借用各種現成的工具努力追趕，誰都是老師，而到了穩定時期增長率會越來越低，因為人的能力到達一個峰值就會出現瓶頸，老師越來越少，所有團隊都會遇到這個問題，需要自己去創新的路越來越多，這無疑降低了進步的速度。

所以晶片的發展應該是朝著更加智慧化的Ai方向進發，本人是做物理科技的，感覺數控加工精度已經很難再有大的突破了，不由聯想到晶片的技術，如今所謂的晶片製程也是越來越接近物理極限，在不遠的將來，晶片智慧化一定是大勢所趨，依靠指令的精簡與智慧化，還有結構的大突破，才可以更加最佳化執行速度，節省功耗。

事實上ARM的成功就，就是得益於在精簡指令集RISC的石破天驚，才解決了如今手機的大發展，無論是人體運動還是電子元件都已經到了一個無法獲得巨大突破的階段，而需求還在巨量增長，無論是中國還是發達國家有一個趨勢就是開始採取了封閉的態度，不能做到技術共享，這將大大提高研發與應用的成本，最終想要有大的飛躍，技術聯合才是出路，確立一個統一的開放的基準。

如今晶片業產業越來越複雜，一家獨大雖然可以賺取高的利潤，但是很多基礎產業基數由於大公司的壟斷，發展空間狹小，會造成多元化的喪失，創新匱乏，巨型公司無力支撐，行業就會蕭條，開始衰退。

所以晶片Ai化，技術標準統一化，科技合作化才是晶片大發展的重中之重。最終都是讓科技成本越來越低，讓所有人都因為低成本的科技而受益。

晶片沒有達到原子級別，現在晶片電晶體是奈米技術，例如一根頭髮約為100微米，是一個紅細胞的12倍，目前的技術大約一個紅細胞寬度可放260個電晶體，一根頭髮可放3000個電晶體，國外有人在研究把晶片技術和生物科技結合起來，簡單點說就是利用晶片和分子共同的排列特性，讓電晶體按照分子的方式去組裝，加以適當的引導和干預，讓晶片達到分子的密度，這是最前沿的科技，還沒有實驗樣品，但即使這樣也只是分子的級別，跟原子還差很遠的，現在很火的光晶片和量子技術，採取的製造和計算方式和傳統晶片不一樣，不能簡單比較

以後原件的功能會提升。比如我國最近就研製出新的原件，可以實現一個原件兩種功能，以後可能會有三種，四種功能……我們知道，大腦神經元開關並不是單一的，每個神經元都有很多根神經連線其他神經元，一個神經元可以處理不同方向來的不同資訊，並準確傳遞到需要的方向去……也就是說現在的CPU原件閘電路只有一種功能，比如與門，非門，或門，當然還有與非門，或非門，再高級別的就沒有了，但是以後或許會有與非或門，或者更復雜的閘電路原件，從而實現不增加原件個數，但功能卻幾何級數增長。因為目前來說，晶片原件快到物理極限了，還沒有可以在原子內部去做原件的能力，所以以後只能提升單個原件的功能來提升CPU的功能。

晶片要想有重大突破，可能要從最基礎，也是最根本的地方入手，就是物理學。在當前可遇見的技術方向上面，晶片的製程達到7奈米，5奈米，3奈米，甚至1奈米，都存在理論上的可能，但是再進一步，要想有新的突破，就要進入一個全新的領域才有可能實現，目前從事這方面研究的主要方向是往生物學方面努力，雖然還沒有很知名的研究成果，但是生物晶片的概念已經被一些科學家提及，如果這方面的研究出現突破性進展，那半導體行業可能會逐漸退出歷史的舞臺，一個全新的行業將會誕生。

單元邏輯由模2向多模N方向發展，整合度不變的情況下，單元單步處理能力增加N/2倍。電路複雜度下降N/2 倍。

由有到空，空生妙有。物到極處，卻發現原來早已具足，人類按照自己有限的思維想像發明出來的，只是一點點功能而已，在宇宙面前不值一提。

當然是量子計祘機.在說明觀點之前，我們先來看兩個實驗：1當我們把互相排斥的磁鐵靜止放在一起時(s對S，N對N)，會看到什麼情況？肯定是相斥.但是：一塊磁鐵靜止，另一塊磁鐵旋轉，就會看到不可思意的情況，旋轉磁鐵會自動繞著靜止磁鐵旋轉(如圖1).相同情況：兩塊磁鐵都旋轉又會是什麼情況呢？2這就是(實驗2)：我們做一些改動用電磁鐵來做(兩塊旋摶磁鐵很難辦到）.我們知道：圖3，圖4就是(量子)電子構造圖.做這個實驗也順便檢驗量子力學是否正確.我們用電池代替電子電荷e，用電磁鐵代替電子自旋磁矩，用電機正反轉代替電子的兩個自旋壯態.、實驗結果：圖2所示.第一種情況就是量子糾纏(兩塊旋轉(靜止時互斥)的磁鐵能自動互相繞轉)，量子疊加(電子(電磁鐵)兩種自旋狀態：一個正旋，另一個自動響應為反轉，並不影響上面結果.量子糾纏，量子疊加真實存在.現在來說說我的看法：量子糾纏是計祘機天然記憶原件(只要對準磁矩(互斥)即可，好操作.量子疊加是天然計祘原件(糾纏量子越多疊加資訊量越大，改變磁矩(退相干)，就可得出結果.只要再研發一些邏輯電路.(或許祘法上就可實現).或者利用一個原子，其核外電子，每個電了層只能有兩個電子，透過光電效應提起或加入資訊完成不同能級的運祘.一臺真正意義上的量子計祘機就會出現