摩尔定律即将失效，中国芯片业应该如何应对？

美国目前的应对方法——张首晟组建的“IBM-斯坦福自旋电子研究中心”提出电子自旋理论并正在将其成功产业化，如果成功，这对美国电子业、芯片业来说无疑是重获新生。

美国六大科技公司投资这一科研项目的合作模式，对企业还有另一个好处。比方说现在斯坦福做的还是一个比较实验性的工作，但斯坦福的学生毕业后大部分会去六大科技公司，因为他们平时做研究时就与公司保持紧密联系，这样一旦做成，最后开花结果可能还是在公司里面。中国在产学研相结合问题上一定要迈出这一步。

虽然中国一直非常注重前端的创新，但总的来说不成功。这一重新洗牌机会也是中国芯片业唯一一个可以弯道超车的机会。台湾地区在上世纪60－70年代抓住了芯片设计与代工相脱节的机遇，赚了很多钱。中国大陆这么多年，基本上是在用政府的良好政策和较低人工成本来拷贝这一模式。

清华大学及中科院物理所在这方面做的实验也很漂亮。就电子自旋学来说，中国科研界在寻找更容易生产的材料及把工作温度提得更高两个方面，已经做了很多工作。

当然要弯道超车的前提是，半导体工业也要有超前意识，不能整天打价格战，说我们这里便宜你们就过来。这不是一个很成功的模式。中国政府完全可以来做这方面的研究和投资，但最好的方式还是要比较有意识地与工业界联系，使后者也成为一个股东，不用承担太大风险。中国已经有一些知识产权，但一个东西要做成一个行业需要成百上千个专利，中国仍有机会介入。但如果不做的话，美国又会把整个领域占领，到时候中国将又碰到同样的问题——跟在后面、花很多钱去买专利。

还应对什么，抓住机会啊，摩尔定律失效对中国芯片业就是天大的好消息，是台积电、三星最不愿意面对的结局！在芯片制程竞争的赛道上，台积电、三星等巨头已经把中国选手甩开了四五圈，摩尔定律失效意味着台积电和三星被迫停下奔跑的脚步，然后眼睁睁看着中国芯片制造企业追上来。

摩尔定律失效，是台积电、三星等芯片代工巨头最不愿意面对的局面，这意味着国内芯片制造企业逮到了一个千载难逢的机会。

摩尔定律对中国芯片制造业来说，是一个残酷的存在：集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换句话说，芯片工艺制程的换代速度是一年半到两年时间。

芯片工艺制程换代的这个速度有多恐怖？我们来对比汽车产业和家电产业。汽车的垂直换代时间一般是5年，当然也有超过5年的，比如沃尔沃S60八年不换代，被网友吐槽的体无完肤。家电产品中的大家电一般三到四年换代（不是推新型号）。和芯片工艺制造换代相比，这就是龟速。

芯片换代速度快使台积电、三星很轻松地将国产芯片制造企业甩在身后。特别是芯片代工巨头台积电，这几年制程工艺换代速度明显加速，从2014年起，几乎是每一年换一代，超越摩尔定律。具体见下图：

国产芯片制造企业的排头兵是中芯国际，目前14nm制程工艺还没有完全搞定，而台积电已经启动7nm量产，最快明年就能导入5nm制程工艺，整整领先中芯国际三代。中芯国际追台积电追的满嘴是灰，真的不能用一个“苦”字来形容。

芯片制造还是资金高度密集行业，一条28nm工艺制程芯片生产线的投资额大约在50亿美元，20nm工艺制程生产线高达100亿美元，随着制程工艺升级换代，生产线投资呈几何级飙升。

制程工艺落后，就很难吸引到高通、苹果、华为、联发科等大客户，生产线投资难以收回，企业就难以进入“鸡生蛋，蛋孵鸡”的良性循环。

这就是台积电、三星碾压国内芯片制造企业的秘密：我只需要保持制程工艺领先你一到两代，就能让你汤都喝不到，只能闻味儿。

现在好了，摩尔定律如果失效，台积电、三星利用代际差碾压国内芯片制造企业的竞争策略将失效，一旦中芯国际获得和巨头们并跑的机会，就可能抢到华为、苹果的芯片订单，经营进入良性循环。届时，芯片代工领域将由现在的两强争霸，变为群雄纷争，一举扭转国产芯片的被动局面。

受物理规律限制，在没有找到新材料的前提下，摩尔定律将很快失效。让我们拭目以待。

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自英特尔的联合创始人戈登·摩尔（Gordon Moore）于 1965 年经过观察称每隔 18~24 个月，集成电路上可容纳的元器件数目便会增加一倍，芯片的性能也会随之翻一番，以他名字命名的「摩尔定律」便成了几十年来半导体行业进步背后的金科玉律。

▲戈登·摩尔

像是在上世纪 60 年代第一批集成电路上的 10 多个晶体管到目前的芯片上动辄上百亿个晶体管，摩尔定律在很大程度上主导了科技产品的迭代更新以及自我实现。

▲苹果 A12X 芯片上集成了 100 亿个晶体管，图自：Apple

不过这一套几十年来一直管用的定律却也越来越显现出了其局限性，最突出的表现便是各大半导体厂商近年来被用户吐槽的「挤牙膏」行为了。

就连发现摩尔定律的英特尔自己，若按照其 2007 年之后提出的每两年「钟摆」（Tick-Tock）策略进行产品升级，本应在 2016 年就推出其 10nm 工艺的处理器，然而事实上英特尔的 10nm 处理器已经连续跳票了 3 年直至今年。

那么摩尔定律真的失效了么？

▲英特尔钟摆策略示意，图自：Intel

在谈论这个问题之前，我们首先得弄清目前是什么限制了摩尔定律的继续发展。

我们都知道芯片制程工艺的提升能够减小晶体管的面积，使得相同面积的芯片上能集成更多的晶体管，同时还能降低晶体管的功耗及硅片成本，而这固然是其好的一方面。但随着制程工艺提升，以纳米为长度单位的晶体管之间由于距离太短、绝缘层太薄，漏电的情况同样也就随之而来了，这反而增加了芯片的功耗（这也是此前台积电因漏电率高导致功耗大而被戏称为「台漏电」的原因）。

不过即使漏电的情况已经能通过多种办法得以缓解或者解决，但当晶体管在 10nm 以下时，由于晶体管的电子会产生「量子隧穿效应」，导致电子不按设计的道路移动，运算准确性将受到严重影响，以硅为基础的芯片材料或许将被替代。

综上，摩尔定律前方的一大阻力便是芯片本身的物理极限。

▲目前英特尔的晶圆，硅或许在未来将被替代，图自：Intel

此外，另一大阻碍则是芯片研发的成本越来越高。

虽说上文提到制程工艺提升的结果使得单位面积相同的晶圆能造出更多芯片从而能降低成本，但也正是由于芯片未来发展存在种种障碍，使得芯片要想迈向更高的台阶，半导体厂商的投入将呈倍数增长。

根据 AMD 在 IEDM 会议上的资料，若将生产 250 平方毫米的 45nm 芯片的生产成本定为基准 1，14/16nm 芯片的成本将达到 2，而生产 7nm 芯片的成本更将翻倍达到 4。

▲图自：AMD

而具体的研发投入金额在下面这张图中则更为直观。

从 65nm 2850 万美元的研发投入到 16nm 的 1.06 亿美元再到 5nm 的 5.42 亿美元，不难发现，芯片越来越成为一场烧钱的游戏。至于更加先进的 3nm 芯片的研发成本，IBS 的 CEO Handel Jones 则表示将达到 40 亿至 50 亿美元，而若加上建造一座每月生产 40000 片晶圆的工厂，成本更是将达到 150~200 亿美元。

但是据估算，到 3nm 芯片的时代，如此高昂的成本相较于性能的提升将从现在的 30% 下降至约 20%，这显然十分划不来，而且这样的投入还不一定能换来消费者的买单。

▲图自：IBS

至此，可以说摩尔定律或许真的已经走到了尽头，芯片未来的发展也面临着诸多的挑战，不过这并不意味着芯片产业将陷入停滞。

英伟达 CEO 黄仁勋就一直在鼓吹摩尔定律已经过时，而纵观英伟达在近期的动作，高端显卡产品越卖越贵，中端的产品线则越来越丰富，在佩服「老黄刀法」日益精湛的同时，或许我们也要习惯因技术创新难度越来越高产品越来越贵的未来。跟智能手机一样，芯片产业的增长或许也将转为依靠价格的提升。

▲英伟达 CEO 黄仁勋展示 RTX 2060 显卡

此外，人脑的神经元总数约有 1000 亿个，是芯片的晶体管能够达到的数量，却实现了芯片所达不到的众多多样性的功能，所以或许芯片的进步也可以从硬件的进步切换至算法及软件上的进步，用相同的芯片实现更多的功能。

一些芯片制造商也在为特定的应用设计单独的芯片，以支持单独领域的发展进步，而不是试图去创造一个一刀切的硬件，比如华为的为 AI 而设计的 NPU 等。

当然，或许还有一个终极解决方案——量子计算？

首先说明，本人不是专业人士，只是对着行业有一知半解而已，如有疏漏请谅解，欢迎指正！

这个问题也可以从另一方面解答一下5G标准，中国标准的问题！看看目前的产业格局，就明白中国标准难在哪里了！顺便也做一点科普！

从材料科学上投入研发，或许可以弯道超车！如果按照目前的半导体产业格局下，以我国目前的基础科学研究来说，个人认为无解！

全球芯片产业目前两种模式，一种是全方位的的控制方式IDM整合元器件模式。 inter、三星、美光、东芝、日立、NEC、还有欧洲巨头占据了前20名，前十名垄断了50%的市场。巨头们对整个产业链绝对控制！（我们太弱小了）

另一种垂直分工，各优势厂商聚焦自己的专业领域：

1、基础材料半导体厂（咱们和世界级差的太大了）

2、芯片加工晶元厂（台积电、中芯国际和台积电差着代呢）

4、芯片设计（RAM、高通、联发科、华为、寒武纪....）

3、芯片设备加工厂（著名的荷兰的ASML公司生产的光刻机，我们有什么？）

4、测试封装厂

可以看到，目前我国还没有一个IDM巨头出现，雏形都没有！差距很大！在设计上有了长足进步！国际巨头还在不断酝酿着上下游的整合！

摩尔定律的边际化，意味着不得不从材料研究方面重新考虑芯片的未来！这对于我们来说就是一个巨大的机会。

这相当于大家站在了一个起跑线上！新材料的研究如果成功，巨头们的优势将不复存在！相信倾国之力，我们也有可能建立起IDM的模式！

首席投资官评论员门宁：

摩尔定律——出自英特尔联合创始人戈登·摩尔（Gordon Moore）之手——意指：每两年芯片中集成的晶体管数量就会翻一番。

摩尔定律存在，是半导体企业保持技术领先的重要原因。

因为技术的不断更迭，让头部企业可以始终保持技术优势，进而获得更高毛利。而技术落后的企业，将持续处于追赶态势，且由于技术落后无法获得与头部企业相同的利润率，低利润的情况下，追赶难度可想而知。

我们现在就处在追赶者的位置上，目前台积电已经可以量产7nm制程的芯片，而大陆半导体制造商中芯国际14nm预计要在明年1季度才能实现量产。中芯国际在过去始终落后台积电两个世代以上。

随着制程不断缩小，制程已经逐渐接近硅原子的直径，目前有传言5nm或3nm就是硅半导体制程的极限。未来台积电很可能会在5nm或3nm突破后遇到瓶颈，这给作为追赶者的中芯国际赢得了时间。

中芯国际现在要应开足马力，加快研发，利用这个千载难逢的机会缩小与台积电的差距。前台积电、三星大将梁梦松博士加入中芯国际后，中芯14nm制程研发进度明显加快。

中芯国际在中报中公布：第一代14nmFinFET技术研发已进入客户导入阶段，28nmHKC+技术开发完成，28nmHKC持续上量，良率达到业界水平。

相信中芯通过5-10年的追赶，有机会进入半导体制造的第一梯队。

摩尔定律并没有失效啊。

摩尔定律是这样的:当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

现在来看，芯片工厂依然能够保持着这种速度，2015年的时候，台积电的工艺就是16nm，而2017年，他们已经进步到了10nmFF工艺了。这期间它们的晶体管密度肯定增加了一倍，而苹果A11处理器的性能也比A9提升了一倍左右。现在，台积电的7nm已经量产，5nm也会在明年年底试产，实际上。我们根本看不到摩尔定律失效的迹象。

可能很多人认为摩尔定律即将失效是因为英特尔突然停滞，但我们看这两年英特尔的发展路线就能看出这是因为英特尔在转移重点。英特尔正在努力让自己多元化起来，他们发力于储存，AI芯片和自动驾驶等新兴领域。以至于他们有些淡忘了芯片工厂。去年，英特尔在某次会议上就表示自己的7nm工艺也已经研发完成了。当然，这还有光刻机的问题，因为光源不达标，英特尔现在也没有一台EUV光刻机。

我们能做的就是尽力追赶，因为我们没有多少技术储备。

谢邀！人都是会死的，不知生焉知死？以不变应万变，万变不离其中。这个行业要死了！做好路标。让后人能少走弯路！人之将死其言也善！

实在没路走就倒车回家！原路返回！迷路很正常！但能找到回家的路也挺好的

如今的计算机或者 IT 产品性能一年比一年好，容量一年比一年大，但是我们还是不得不一年换一次，这究竟是为什么？

我最直观的感受就是手机在使用一段时间以后会越来越卡，体验越来越差，你们肯定也是如此，之前一直都没深思过这个问题，大家都是认为装的东西太多了。

今天看到了「摩尔定律」与「安迪比尔定律」才发现事情的一些规律，我们先来看「摩尔定律」。

摩尔定律

估计大多数人都听说过这个定律，它是由英特尔的创始人戈登摩尔在 1965 年就提出了，其内容为：

当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。

意思就是说计算机或者 IT 产品的性能每一年半到二年的时间就可以翻一倍，或者等同等性能的产品，在一年半到二年以后价格就会降低一半，这个趋势已经持续了半个世纪，直到最近几年才失效，因为现在的 IT 产品的性能已经达到了性能的发展瓶颈。

在我的印象中大概08年前后的时候我还在上高中，能见到的 U 盘的容量大多都是128M有的能有个 256M算高的了，手机上个农场，偷个菜还全都是文字界面，点下偷菜数学老师都能讲解一道椭圆题目了。

反观今天，U 盘的容量已经上升到几百 G ，1T 的容量，手机也不单单是看看文字这么简单，我们已经随时随地的农药，随时随地的吃鸡，性能的提升已经是超乎你的想象。

哈，这时候肯定有人会抖个小机灵，是不是我想买的计算机或者 IT 产品等个一年半载的就能买到半价的产品了呢？我只能说你想多了，想的太简单了。

假如要真是这样那技术就没人创新，没有革命了，谁还有动力，这就是我们要说的安迪比尔定律。

安迪比尔定律

安迪比尔定律是对 IT 产业中软件和硬件升级换代关系的一个概括。

安迪就是英特尔前 CEO 安迪·格鲁夫，比尔大家都熟悉就是比尔·盖茨，虽然我们的计算机 和 IT 产品的性能每年都会翻一番，但是微软的操作系统也在不停地迭代当中也越来越大，会让你的电脑越来越慢，虽然你等了二年买到了低价钱产品，但是微软的操作系统已经二年后的了。

你的体验还是会和原来一样，不会有大的变化，如果你想要一个好的体验就必须更新换代，使用最新的产品否则你的体验会越来越差。

估计有人会骂街了，狗日的盖茨原来是你坑害了我们的利益。这种现象，乍一看上去貌似是盖茨的问题，但实际上他也不想，但随着操作系统的迭代升级，更强大的功能，更好的用户体验，系统会越来越大，而且许多的硬件厂商也等着微软的系统升级。

因为系统的升级会带来更大的硬件性能的需求，会带动他们的销量，例如：2006年，因为微软系统 Vista 迟迟不上市，导致因特尔，惠普，戴尔销量收了很大的影响，甚至是股票都跌了20%-40%之多。

这下终于明白了，微软的系统也好，安卓或者 IOS 也吧，整天提醒我们去升级系统了吧，因为他们是一个利益共同体，不过更好的是他们也相应的提升了用户体验。

因为这样的利益存在，系统越来越大的同时，硬件也会有更大的投入，提升硬件的性能以满足系统的需求，然后硬件性能的提升，又能促使软件功能更加丰富，更加华丽，就这样达到一个双赢的联盟，一个利益的共同体。

所以我们每年不得不换手机，换电脑，换 IT 产品，你看其实不是你想换！就这样，安迪比尔定律把原本属于耐用消费品的电脑、手机等商品变成了快消品，逼着我们每年都需要更新设备。

不过正是因为这样，它刺激着整个 IT 领域的发展，时代的进步，不要然我们上哪能体验到这么好用的电脑，手机。

谢谢邀请。失去意味着得到。摩尔定律失效这不是仅面对中国，而是全球都将面临的挑战。狭路相逢勇者，如果中国芯片业奋马扬鞭，说不定未来也可占得一席之地。

所以，相关领域里工作人员，应该全力以赴启动研究、替代等相关工作。如果真的最终有所成就，那将是一件利国利民的好事。

1968 年，因同前雇主仙童半导体对技术发现方向有分歧，工程师罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔选择了离职，并投资创建了定义了PC行业长达半个世纪之久的Intel公司，这是一家很厉害很出色的高科技半导体公司！！

诺伊斯是工艺化大规模集成电路的发明者，摩尔是摩尔定律的创立者。正是这两个世纪天才对人类半导体的发展有着深远的影响。

当时人们研究发现，随着制程的进化，同样的芯片的制造成本会更低，因为单位面积晶体管数量提升导致相同的芯片所需要的面积缩小。所以制程发展速度如果过慢，则意味着芯片制作成本居高不下，导致利润无法扩大。另一方面，如果孤注一掷把所有的资本都用来发展新制程，则风险太大，一旦研发失败公司就死了，这真是当时半导体公司面临的很大风险。

摩尔研究总结发现当时市场上成功的半导体厂商的制程进化速度大约是每年半导体芯片上集成的晶体管数量翻倍，于是写了著名的论文告诉大家这个发展速度是成本与风险之间一个良好的折中，半导体业以后发展可以按照这个速度来。

1975年，他又根据当时的实际情况对摩尔定律进行了修正，把\"每年增加一倍\"改为了\"每18到24个月增加一倍\"。

这就诞生了大名鼎鼎的摩尔定律，即半导体芯片上集成的晶体管数量将每18到24个月增加一倍，性能也随之增加一倍。

摩尔定律在半导体业界声名赫赫，指引着全世界半导体的发展方向。

摩尔定律背后的终极推动力其实是经济因素。时至今日，摩尔定律“投资发展制程-芯片生产成本降低-用部分利润继续投资发展制程”的逻辑对于半导体巨头依然有效。

如同摩尔定律所预言，半导体技术的不断进步，实现了集成电路和芯片，随之带来了个人电脑，又进一步孕育并带动了智能手机、智能硬件、智能穿戴、智能家居、车联网、物联网、无人驾驶、人工智能等等新兴产业，可以称之为“摩尔定律的经济效应”。

近几年，随着intel公司10nm CPU的一再推后，摩尔定律也面临种种严峻挑战和质疑，很多人都持有悲观态度，各种摩尔定律死亡、失效的话题变得越来越多。

总结起来，大概有以下几个方面

1: 认为1nm级别以下将会逐步走如微观世界，硅原子的大小也据称0.1nm级别左右，走向微观世界，在连续系统中适用的定律和法则很多都会失效，晶体管也就不能正常工作了。因此，从微观角度看，任何物体都有物理极限，摩尔定律是不可持续的。

2：随着芯片制造工艺进步到10纳米，甚至7纳米，进入了微观量子力学领域，电子的行为将受限于量子的不确定性，隧穿效应发生，量子效应使得晶体管将变得不再可靠。

3: 铜是很好的导体，但有个很讨厌的特性，就是在纳米尺度电阻会激增。发热量剧增，同样影响摩尔定律。

4: 芯片制造的光刻技术面临压力，14纳米芯片所用的193纳米的光波长较长，而说需要的工艺复杂度较高，成本也很高。但是，13.5纳米超短波长的远紫外光虽然带来了希望，但是其在芯片制造方面，还有种种难题需要突破。主要最可怕的摩尔第二定律也闪现了威力：“新晶圆厂的成本每两年翻一番”。目前新7nm工厂评估下来是150亿美元，那么5nm工厂评估下来将需要投资300亿美元，3nm则理论上是600亿美元。

正是因为各种不确定性或各种悲观，否定摩尔定律的声音越来越多，连摩尔本人也于2015年发言说了未来的不确定性。

不管摩尔定律，是终结还是新生，

我们每一个有志青年都应该加倍努力，为我国芯片发展添砖加瓦，建功立业。

最后，请让我引用下名言：一个人的一生应该是这样度过的：当他回首往事的时候，他不会因为虚度年华而悔恨，也不会因为碌碌无为而羞耻；这样，在临死的时候，他就能够说：“我的整个生命和全部精力，都已经献给国家最壮丽的事业——为我国半导体芯片工业的崛起而奋斗。