1颗芯片是如何集成1万亿个晶体管的探秘半导体与芯片区别揭秘物品内在奥秘

回顾自1947年晶体管诞生至今，人类已实现了前所未有的技术飞跃。随着时间的推移，我们对晶体管的需求日益增长，但其发展也面临瓶颈。摩尔定律放缓，引发了行业内对于延续这一规律的探讨。在2022年的IEEE活动中，Fin-FET发明者胡正明教授和业界领先者就如何继续摩尔定律进行了深入讨论。

胡正明教授坚信我们仍需新的晶体管。他提供了三个理由：首先，晶体管的进步为新技术奠定基础；其次，其广泛应用改变了科技、工业和科学；第三，理论上信息处理能量可以大幅降低。

然而研发新型晶体管面临重重挑战，无论是经济还是技术层面都存在困难。历史上，每隔一段时间就会出现巨大的挑战，如1980年代动态功耗问题、2000年代静态功耗问题，以及现在开发环栅（GAA）制造新型晶体管所面临的问题。

为了克服这些障碍，一些学术研究利用过渡金属硫化物作为通道材料，而英特尔则在2D材料方面进行研究，并展示了一种全环绕栅极堆叠式纳米片结构，这种结构使用厚度仅三原子之差的2D通道材料，并在室温下实现近似理想的低漏电流双栅极结构晶体管开关。

此外，3D封装技术也是提升单个设备中晶体管数量的一个重要途径。英特尔在这方面取得了一定的进展，与IEDM 2021相比，他们于IEDM 2022展示的最新混合键合研究将功率密度和性能再次提升10倍。此外，他们还通过混合键合技术将互连间距微缩到3微米，并实现与单片式系统级芯片连接相似的互连密度和带宽。