如何在芯片制造国家排名中集成1万亿个晶体管
在1947年12月，人类迎来了半导体放大器件的诞生，这一发明被命名为晶体管。自此之后，晶体管不仅改变了世界，还促进了技术的飞速发展。然而，随着时间的推移，晶体管面临着发展瓶颈，其改写世界的能力开始受到限制。
为了纪念晶体管75周年华诞，IEEE电子器件分会组织了一次盛大的活动。在这场活动中，Fin-FET发明者胡正明教授回顾了晶体管过去的辉煌，同时行业领先者如英特尔等公司也分享了他们如何通过技术创新延续摩尔定律。
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，我们已经掌握了新能力，如计算和高速通信、互联网、智能手机等；其次，无论是哪个领域，只要半导体技术演进，它们都不会像其他技术那样受到材料和能源使用限制；第三，从理论上讲，我们可以减少信息处理所需能量，而目前我们还不知道如何实现这一点，但我们知道它是可行的。
2030年前后，当单颗芯片能够容纳1万亿个晶体管时，我们将迎来一个全新的时代。但是，这并不意味着研发新的晶体馆就容易事端。历史上，每隔一段时间都会有巨大的挑战出现，比如1980年代前的动态功耗问题，以及2000-2010年的静态功耗挑战。不过，每一次挑战都是科技进步的一部分，最终都以创新的解决方案而告终。
现在，我们正处于一个重要转折点上。Fin-FET已经达到了性能提升和功耗降低极限，而3D CMOS结构和环栅（GAA）制造提供了一条新的路径。此外，用非硅材料替换传统通道材料硅，也可能带来突破性的改进。而2D材料则成为了研究人员关注的一个热点，因为它们拥有天然优势，如过渡金属硫化物这样的材料只有三个原子厚度，却具有高电子流动性。
英特尔正在致力于这些新兴领域，并且取得了一些令人振奋的成果。这包括展示一种全环绕栅极堆叠式纳米片结构，该结构使用厚度仅三原子的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开关。此外，他们在3D封装方面也有所突破，将功率密度和性能提升至10倍以上，而且他们正在探索混合键合技术，以进一步缩小互连间距并提高连接密度与带宽。
尽管前路充满未知，但英特尔坚信到2023年之前，他们将实现每个设备内存储1万亿个晶体管。这是一个宏伟目标，对于业界来说，无疑是一项艰巨但又充满希望的事业。当这一目标最终实现时，我们或许能够见证一个崭新的未来，那里每一颗芯片都蕴含着无限可能。（雷峰网(公众号：雷峰网)）
