“我知道人人都在争论‘摩尔定律’（Moore’s Law）是否死了？谜底是 No！”

北京时间9月28日破晓，Intel Innovation 2022开幕流动上，英特尔现任CEO帕特·基辛格（Pat Gelsinger）声嘶力竭地示意，“摩尔定律”没有死，它还活得好好的（Alive and Well）。

然而一周前，英伟达（NVIDIA）首创人兼CEO黄仁勋却表达截然相反的看法。黄仁勋示意，以类似成本实现两倍业绩预期对于芯片行业来说已成为已往，“摩尔定律已经死了。”

两家芯片巨头将“摩尔定律”的争论和分歧的热度带到了最高点。事实，除了英特尔还保持最后的“强硬”外，更多的人都以为“摩尔定律”已不再适用于当下。

半个多世纪前，“摩尔定律”展望，每隔18-24个月，芯片的晶体管密度就会增添一倍。

然而，随着人工智能（AI）、新的非硅半导体质料、光电量子等新手艺的加速，以及半导体工艺和系统结构的改善，近年来，人人逐渐对于“摩尔定律”是否延缓或失效话题发生一定分歧，从而降生出了多种手艺演进方案。

同时，为了提升集成电路PPA——更高的性能，更低的功耗，更小的面积（成本），纵然实现了晶体管聚积数目的增添，性能的提升，然则成本的飙升、高昂的价钱让越来越多的企业停下对先进制程的追逐，思索摩尔定律自己的合理性。

EDA（电子设计自动化）软件公司新思科技中国区副总司理朱勇对钛媒体App示意，若是想让“摩尔定律”回到之前的速率，需要从整个半导系一切层面去举行提升，包罗系统架构、效率、算法软件、响应速率、客户体验等。

2015年，摩尔定律50周年之际，退居幕后做慈善的戈登·摩尔（Gordon Moore）接受纽约时报专栏作家托马斯·弗里德曼采访时直言：“摩尔定律”不会永远连续下去。

最新“摩尔定律”展望图（泉源：英特尔官网）

为什么“摩尔定律”存在争议？

1965年4月19日，时任仙童半导体研究认真人、厥后成为英特尔团结首创人之一的戈登·摩尔，在《电子学》（Electronics）杂志上揭晓论文，展望集成电路芯片上可容纳的晶体管数目，每隔18-24个月便会增添一倍，微处置器的性能提高一倍，或价钱下降一半。（注：“摩尔定律”在1965年展望集成电路密度翻倍所需的时间是一年，1975年他将这一速率修订为两年翻一倍。）

厥后，该展望被命名为赫赫著名的“摩尔定律”。

已往57年，“摩尔定律”为算力甚至生产力的生长作出了伟大孝顺，同时也让整个信息手艺实现了周全的迭代和更新，成为了科技创新、甚至于经济学的定律。

不管有若干争议，毫无疑问的是，摩尔的展望能力在半导体产业的中早期（2000年之前）至少连续了20年，推动了整个集成电路产业的生长。

从行业角度来看，业界一直遵照这一定律，随着年份推移而指数型尺寸微缩，从而降生出90nm、65nm、45nm、32nm、28nm——每一代制程节点都能在给定面积上，容纳比前一代多一倍的晶体管。

2000年之前，每一代芯片的性能提升来自两个方面：一是根据Denard（登纳德）微缩效应，每代芯片的频率提升带来了40%的改善；二是每代芯片晶体管密度提升带来的系统结构的改善相符波拉克规则，即平方根级其余提升，达41%。将这两方面的性能提升叠加，最终获得1.97倍，于是每代会有差不多一倍的提升，而且，芯片晶体管密度的“摩尔定律”可换算成性能的“摩尔定律”。

现实上，芯片性能的提升主要涉及半导体工艺和系统结构的改善。性能提升的同时，能耗也在提升。

但现在，Denard微缩效应遇到了元件物理的瓶颈，早已失效，单核性能的提升没法纯粹依赖主频的提升。

于是，行业内泛起了多核处置器、AI 芯片、专用集成电路（ASIC）或FPGA（现场可编程门阵列）芯片等，以提升芯片吞吐量性能，而非单个焦点的盘算性能。

2019年8月，美国 AI 芯片独角兽Cerebras Systems公司宣布首颗晶圆级芯片WSE，在46225平方毫米面积上集成了1.2万亿个晶体管。其2021年推出的二代WSE-2更进一步，接纳7nm制程，创下集成2.6万亿个晶体管的新纪录。

现在，“摩尔定律”已经越来越偏离最早的展望。

1971-2019年每个微处置器的晶体管数目，2019年Cerebras芯片偏离了摩尔定律生长（泉源：Eric Martin/medium）

一个很显著的事实是，14nm以下先进节点之后，晶体管密度的增速在放缓，芯片主频的提升速率变慢，性能的改善越来越难。2005年之前的20年里，微处置器的性能提升了近1000倍，也就是每两年提升一倍。但之后的十多年，芯片性能并没有到达这个速率。

“从定律狭义角度来说，摩尔定律确实是死了。”海内通用GPU高端芯片设计公司天数智芯CTO吕坚平对钛媒体App示意，由于摩尔定律的界说是集成电路在单元成本及功耗更改不大的条件下，晶体管数目提升一倍。也就是说，摩尔定律的精神在于集成电路性价比成本提升。但现在的生长已经走到性价比扎脚不前，深知下降，显然已经不相符该界说了。

与吕坚平有类似想法的另有黄仁勋。在黄看来，随着芯片架构变得加倍庞大，制程工艺越来越先进，硅晶片变得加倍昂贵，而英伟达GPU和系统系统的发现，可以战胜成本和通货膨胀问题。

“RTX 3090Ti，一块2000美元的显卡。在现在通货膨胀的情形下，现在以900美元的价钱出售，而且仍然提供更高的性能，这是异常令人惊讶的。英伟达可以战胜通货膨胀，辅助行业、辅助盘算、辅助游戏玩家战胜通货膨胀，通过全栈创新、架构创新等。”黄仁勋示意，若是你想在15年、20年后举行大规模运算且实现成本节约，加速运算是通往未来之路。

黄仁勋在9月20日GTC 2022大会上示意，其最新台积电5nm（4N）工艺的Ada Lovelace架构GPU产物，能够集成760亿个晶体管和跨越18000个CUDA焦点。

凭证美国乔治敦大学沃尔什外交学院平安与新兴手艺中央（CSET）宣布的研究数据显示，台积电一片接纳3nm制程的12英寸晶圆，代工制造成本约为3万美元，约为5nm成本1.7万美元的1.75倍，也是7nm的3.21倍。在裸片（die）面积稳固（即升级架构，不增添晶体管数目）、良率稳固的情形下，未来苹果A17处置器若是接纳3nm制程，成本或将上涨到154美元/颗，是iPhone*大成本零部件。

除了工艺节点成本高昂外，电子装备性能体验也随时间泛起了衰退。朱勇告诉钛媒体App，从人们的体验来说，若是芯片只做制程工艺提升，不做任何优化，性能体验提升并不会泛起质的飞跃。“它不止是工艺节点的问题，你得从整个芯片半导体与集成电路架构内里去看。”

但在英特尔看来，“摩尔定律”不会竣事，也不会由于经济效益不足而受阻。

基辛格28日演讲中提到，英特尔正在推进制造工艺的提高，例如接纳新的光电封装手艺和RibbonFET架构，在每个芯片上继续塞进更多的晶体管。

英特尔公司执行副总裁Sandra Rivera此前接受钛媒体App采访时示意，工艺节点和成本确实是一个主要问题，以是在“摩尔定律”之外，英特尔以为主要增添的价值来自于软件。“软件可以是一个加成的乘数，基于我们在这些流程节点上的创新基础上来举行加成。”

朱勇以为，无论是基辛格，照样黄仁勋的说法，都展现了当下芯片企业对于手艺演进偏向的不确定性，以及企业自身对于公司最匹配的战略偏向考量。从英特尔角度来说，它一直引领手艺前进偏向，摩尔定律并没有失效；而黄仁勋的说法，是展望GPU将推动AI性能实现逐年翻倍，这不仅包罗工艺节点，另有系统系统、软件算法、接口设计、数据传输等实现指数级提升。从系统角度来讲，两者看法并不矛盾。

“我们希望从今天的单个封装上容纳约莫1000亿个晶体管最先，到这个十年竣事时实现在单个封装中加入一万亿个晶体管。”基辛格直言，摩尔定律至少在未来的十年里依然有用。

到底要拯救，照样推翻“摩尔定律”？

半导体产业作为数字经济的基石，也是一个国家的综合科技实力，现在已不停催生出人类社会的全方位连续性变化。

“我以为摩尔定律不能逾越，只能绕开它。”中国工程院院士毛军发在2022天下半导体大会上示意。

后摩尔时代三大营业偏向的详细手艺（泉源：钛媒体App编辑整理并制图，大部门为英文）

现在业内对于所谓“后摩尔时代”有三大营业偏向：More Moore （深度摩尔）、More than Moore （逾越摩尔）、Beyond CMOS （新器件），主要在学术、产业两方面举行探索。

其中在学术方面，近年来，学术界在晶体管方面做出诸多探索，从而绕道解决“摩尔定律”延缓问题。

例如，2012年，日本产业手艺综合研究所开发出3nm平面无结型硅基晶体管。2016年，美国科学家推出1nm平面硫化钼晶体管。

现在，“摩尔定律”已进一步生长到亚1纳米级别。2022年3月，清华大学集成电路学院任天令教授团队在英国《自然》（Nature）杂志上揭晓一篇论文：行使石墨烯薄膜超薄的单原子层厚度和优异的导电性能作为栅极，科研团队首次实现了长度为0.34 纳米 (nm) 栅极长度的石墨烯晶体管，并具有优越的电学性能。

要知道，0.34nm约莫只是单个碳原子巨细。以是这意味着，行使新的半导体栅极质料，曾经放在你手掌中的电子元件，未来可能会酿成原子，从我们的天下内里消逝，甚至芯片无法被人类所触碰着。

栅极是一种开关晶体管的芯片组件，是权衡晶体管尺寸的要害指标。“在未来，人们险些不能能制造小于0.34nm 的栅极长度，”任天令教授接受采访时示意，“这（0.34nm）可能是‘摩尔定律’的最后一个节点。”

相对于学术界的不计成本，多位行业人士以为，企业端、产业端拥有很强的市场需求，对于“后摩尔时代”的落地应用则更为现实，拥有更多的价值。

在这其中，新思科技（Synopsys）提出的SysMoore，以及黄仁勋提出的Huang‘s Law（黄氏定律）成为行业对照有共识的两条新路径。

朱勇告诉钛媒体App，SysMoore并非是推翻或打破“摩尔定律”，而是新思科技看到时代和手艺不停变化、数字化历程的加速、AI 大数据应用，对于算力需求越来越酿成万亿量级，整体性能诉求已经跨越了单个工艺节点两年翻一番的展望。

“SysMoore的焦点在于芯片生命周期治理（SLM）。从整个数字化、智能化需求以及软件的功效性、平安性为起点，从系统层面思量、统筹并提供一整套完善的解决方案。”朱勇示意，相比几十年前，现在人们对芯片体验的期待值更高，不止是软件层面，还要让产物到达足够的差异化，体现出优势，或是定制*芯片架构。而在这其中，SysMoore与系统庞大性的创新手艺相连系，形成了一套新的芯片设计系统。

毛军发在2022天下5G大会上示意，SysMoore从硅晶圆、晶体管、芯片、系统硬件到软件和服务，每个环节都可为构建更庞大、性能更高 、能耗更低而成本更优的电子系统做出孝顺。基于SysMoore，电子系统性能和功效庞大度增进曲线有望重回指数型增进。

同时，黄仁勋提出的Huang‘s Law——GPU将推动AI性能实现逐年翻倍，也引发市场关注。

“人们必须要意识到的一件事是，摩尔定律称晶体管手艺一代比一代成本越来越低，但现实上，摩尔定律还没竣事，先进手艺（成本）却越来越昂贵。”黄仁勋对媒体示意，之前摩尔定律壮大的缘故原由在于，它是在一个“食物链已经竣事的时代”缔造出的看法——那时美国不停加息导致经济衰退。

他强调，英伟达以为，全栈加速盘算让定律延缓获得一个新的生长时机。黄仁勋提到，基于 AI 手艺，现在英伟达推出的最新微处置器速率和能效，比2012年更快、更高效许多倍。

Arm机械学习部门营销副总裁丹尼斯·劳迪克 (Dennis Laudick) 示意，已往的三到五年里，机械学习网络的效率已经提高了几个数目级。

吕坚平以为，AI 手艺实在是一个解决盘算问题的“范式”。AI 是可以用来绕过摩尔定律的失效或衰微的一种方式。

此外，学术界也有人修正“摩尔定律”。

2007年，微软研究院信用研究员戈登·贝尔（Gordon Bell）提出Bell’s Law，以盘算机的分类与价钱为基准，展望每一代（class）集成电路有10~15年生命周期。

“摩尔定律带来的不是一场竞赛。”英特尔高级院士Mark Bohr在此前的一场流动上示意，可能未来某一天会到达物理极限，但像1990年那样推进光刻手艺实现晶体管增进突破，现在已不会再重演了。

Sandra Rivera对钛媒体App示意，从整个 AI 流程来看，无论是数据的导入、训练、推理，到最后的部署都存在着大量的市场时机，而英特尔在所有的平台上都有 AI。因此，英特尔拥有完全的能力，已经做好了充实准备去行使这些时机。

“摩尔定律”未到终点

“半导体手艺产业是经由长年累月的基础科学积累、研发积累、人才积累、手艺积累，才有今天的职位。”朱勇直言，仅仅借助绕道“摩尔定律”方式，芯片手艺很难实现“弯道超车”。

在朱勇看来，要想拯救“摩尔定律”，焦点照样要从整个半导系一切系统中解决需求问题，而非单独依赖 AI、Chiplet（小芯片）、FD-SOI（全耗尽型绝缘层上硅）、量子光电等手艺。“现实上，先进工艺对我们一样平常生涯的影响有限，28nm就能知足绝大部门一样平常应用的需求。”朱勇示意。

随着数字化、电气化、智能化迅猛生长以及算力需求日益提升，中国46万亿数字经济中，从一样平常的电脑、手机、智能汽车等小我私人消费品，再到人工智能、云盘算、 大数据、新能源、物联网、信息平安等主要产业，均无一破例地以半导体产物作为硬件基础。由此导致半导体产物门类愈加繁多，产业链分工愈加明细，系统化特点愈加显著。

以新能源和储能行业为例。朱勇对钛媒体App示意，随着今年缺水限电困扰，储能行业泛起了高增进趋势。现实上，储能本质是将电力“保留”，然后自由调剂，通过数字化手艺让整个电力能源能够*使用。而在这其中，算力和集成电路饰演着主要作用，芯片的性能提升、功耗降低、成本降低，可以推动储能行业生长。

格芯中国区总裁Americo Lemos曾示意：“在价值650亿美元的代工行业中，25%的市场遵照传统摩尔定律，适合高密度、高速率的数字应用。

75%的市场将由5G、AI和云盘算、物联网、自动驾驶等新兴应用领域占有。”

在吕坚平看来，我们可以视“摩尔定律”为人类在盘算能力提升的一个阶段。

“在半导体兴起之前，我们走过了数个世纪，用算盘，盘算尺等盘算工具等阶段，甚至在半导体时代，我们也走过了差异晶体管的设计到今天的CMOS。每个阶段的算力发展并非一直是指数的发展，而是像个S型曲线，发展由高速提升逐步走向阻滞。但每个阶段竣事之前，都市有新的阶段的兴起。”吕坚平对钛媒体App示意。

吕坚平以为，现今以CMOS（互补金属氧化物半导体）为主的“摩尔定律”的终点，将会是下一代盘算时代的最先。但好比Chiplet是半导体封装手艺，而量子，光电以及类脑等能不能在性能，通用性，以及经济效益上取代摩尔定律，还未有定论。

中国电子科技团体公司工程师陈昊今年8月在《中国集成电路》杂志上指出，后摩尔时代将主要显示为三大生长趋势：一是面向逻辑与存储的先进数字半导体产物的三维异构集成化，二是极多功效泛模拟产物的庞大异质集成化，三是行使云端数据中央、终端综合识别传感应用，半导体产业与产物的连续多样化。

当近几年，人们希望突破冯·诺依曼架构和逾越“摩尔定律”，衍生出许多新的名词，好比存算一体、通用 AI 芯片、加速处置器等。

这意味着，随着时间的推移，性能的指数提升和能耗的指数下降不能永远连续。

2016年1月3日，戈登·摩尔 86岁生日流动时，他站在盘算机历史博物馆“摩尔定律”眼前接受媒体拍摄（泉源：道格拉斯）

2003年IEEE 国际固态电路集会 (ISSCC)上，戈登·摩尔修正了“摩尔定律”，提出性能翻倍的时间会延伸，但半导体产业的增进速率仍然远超险些其他所有产业。

学术界郑重展望，“修正的摩尔定律”还可以连续20年。

“现在这个时刻，需要整个产业链一起配合，微缩工艺要提升，需要光刻机，需要把它提升到能更细腻地描绘这些特征尺寸的层级。”英特尔中国研究院院长宋继强示意，摩尔定律的希望不是一家之力，然则若是人人都信托摩尔定律，它仍然能够以一定的节奏延续下去，仍然是会不停有新的手艺涌现出来。纵然在现在CMOS工艺下，照样可以推进到2nm以下。

朱勇对钛媒体App示意，至少短期内，“摩尔定律”还会继续生长，固然不清扫有一个革命性的手艺来推翻定律。

“我信托，可能5年、10年之后就会有突破性革命手艺降生，好比量子、光电、新的化合物等，完全推翻了我们以前用硅做芯片。但现在这个阶段，硅芯片‘摩尔定律’照样会往前走的，由于这是我们一个主要的手艺迭代的前言与平台。”朱勇示意。

这意味着，当下，只管“摩尔定律”还没死去，但人们已经在追求“摩尔定律”放缓下新的手艺创新了。