华为2022年芯片集成技术1颗芯片如何内置1万亿晶体管
回顾晶体管的75年历史，人类从1947年的第一代半导体放大器到现在，晶体管已经成为了现代技术的基石。然而，随着时间的推移，我们发现晶体管发展进入了瓶颈期。摩尔定律放缓，这促使科学家和工程师们寻求新的方法来延续这一进程。
在2022年，我们仍然需要新型晶体管，以满足不断增长的计算需求和更高效能量使用。IEEE Electron Device Society组织了一场活动，以纪念晶体管发明75周年，并探讨如何继续推动半导体技术前沿。胡正明教授，以及其他行业领导者，如英特尔，都分享了他们在延续摩尔定律方面取得的技术创新。
我们的世界是否还需要更好的晶体管？胡正明给出了肯定的答案，他提出了三个理由：首先，随着晶体管改进，我们掌握了前所未有的能力；其次，半导体技术可以持续缩小尺寸而不增加材料消耗；最后，从理论上讲，可以实现极低能量消耗，而不是当前水平。
2030年之前，如果我们能够实现单颗芯片内置1万亿个晶体管，那将是一个巨大的里程碑。但是，在经济和技术层面上，都存在挑战。此前的每隔一段时间都有巨大的挑战，如1980年代动态功耗问题、2000-2010年代静态功耗问题，以及现在对3D CMOS结构环栅制造所需的人力物力投入。
目前业界正在采用新的3D CMOS结构环栅（GAA）制造新型晶 体 管。在英特尔等公司中，他们通过RibbonFET结构实现GAA，但遇到了源极与漏极之间距离进一步缩小导致短沟道效应的问题。如果用非硅材料作为通道材料，就可能解决这个问题，有学术研究也在探索使用过渡金属硫化物材料进行替换。
此外，3D封装技术也是提升单个设备中晶 体 管数目的重要途径。英特尔在这方面也有所突破，其IEDM 2022展出的最新混合键合研究将功率密度与性能提升10倍，并且利用无机材料替换传统互连间距微缩至3微米，使得多芯片系统级连接成为可能。
虽然达到1万亿个晶 体 管目标是一项艰巨任务，但英特尔等领先企业仍然致力于研发并对未来抱有希望。在不到十年的时间里，即从2023年到2030年，这一目标似乎并不遥不可及，但当我们达成这一点时，我们的世界又会变成什么样子？
