一颗芯片是如何集成100亿个晶体管的
在1947年12月，人类迎来了半导体放大器件的诞生，这一事件在贝尔实验室发生，其发明者肖克利及其团队将其命名为晶体管。自那时起，晶体管不断地重塑着世界，同时，它本身的发展也逐渐进入了瓶颈期，摩尔定律开始放缓。
当我们踏入晶体管诞生的第75个年头，我们仍然需要新的晶体管来延续摩尔定律。在2022年的某个日子里，IEEE（电气与电子工程师协会）电子器件分会组织了一场纪念活动，以此来回顾过去并探讨未来。在这一活动中，有Fin-FET的发明者胡正明教授对晶体管进行了回顾，并有行业领先者如英特尔分享他们在延续摩尔定律方面的技术创新。
我们的世界是否还需要更好的晶体管？胡正明教授给出了肯定的回答，他提出了三个理由：首先，由于人类掌握了前所未有的新能力，如计算和高速通信、互联网、智能手机等；其次，半导体技术正在改变所有技术、工业和科学，而不受其他技术一样材料和能源使用限制；最后，从理论上讲，信息处理所需能量可以减少到今天所需能量的一千分之一以下，但目前我们尚未知道如何实现这一点。
随着全球变暖问题变得越来越严峻，我们需要更强大的工具来应对这种变化。2030年之前，如果能够研发出单颗芯片可容纳1万亿个晶体管，那么这将是巨大的进步。但是研发制造出这样的新型晶体片已经面临着经济和技术上的巨大挑战。
尽管如此，一些公司如英特尔仍然在持续投入研发，他们相信通过采用新的3D CMOS结构以及环栅（GAA）制造方法，可以进一步缩小晶体管的三维尺寸。最近，英特尔展示了一种全环绕栅极堆叠式纳米片结构，该结构使用了厚度仅三个原子的2D通道材料，并且能够在室温下实现近似理想的低漏电流双栅极结构晶体开关。此外，他们还取得了3D封装技术方面的新进展，将功率密度和性能提升到了10倍。
虽然实现每颗芯片中包含1万亿个晶體管是一项艰巨任务，但科技企业们依然抱有希望。一旦达到这个目标，我们可以预见，当一个设备中的每一颗芯片都包含1万亿个晶體管时，我们的地球将会是什么样子？
