摩爾定律(Moore′s law)可以說是半導體產業的黃金法則,然而全球知名的兩大處理器大廠卻對「摩爾定律是否已死」出現了意見分歧。

摩爾定律一直引領半導體晶片發展,但它一直視為是對現象的觀測或對未來的推測,而不是一個物理定律,也就是沒有人能真的保證摩爾定律會一直持續下去。半導體行業按照摩爾定律發展了半個多世紀後,摩爾定律曲線也確實開始放緩。

面對這樣的現象,GPU 大廠 NVIDIA 創辦人黃仁勳多次公開表示摩爾定律已死。然而,英特爾卻在 Intel Innovation 2022 中強調,透過新製程技術、設備、與生態系合作,摩爾定律 10 年內仍有效

摩爾定律真的已死?

摩爾定律是由英特爾創始人之一 Gordon Moore 提出的。Moore 認為,積體電路上可容納的電晶體數目,約每隔兩年便會增加一倍;而之後英特爾執行長 David House 又將其內容稍做調整,認為每隔 18 個月就可將晶片的效能提高一倍,是一種以倍數增長的觀測。

半導體行業按照摩爾定律發展了半個多世紀,推動了世界的科技創新、社會改革、生產效率的提高和經濟增長。不過,為了增加晶片上電晶體的數量,製程必須越做越小,而這就需要製造技術的進步。黃仁勳日前也在 GTC 大會中解釋,最新 GeForce RTX 40 系列 GPU 價格調高,是因為先進製程的生產成本愈來愈貴,直指摩爾定律已不再適用。

對於摩爾定律將在何時開始不再適用,專家們還未達成共識。不過在摩爾定律上的意見分歧,凸顯了英特爾與其他半導體公司之間的鮮明對比。

英特爾為何堅持摩爾定律還可再戰 10 年?

英特爾維護摩爾定律,除了是英特爾創辦人 Gordon Moore 提出,不想拆自己招牌之外,英特爾還有什麼底氣可以如此堅定?

即使近年輸給台積電、三星,但過去英特爾曾是半導體製造技術的領導者之一,在 2021 年時,英特爾宣布在他們 20A 製程中採用的 RibbonFET 技術,為英特爾對其環繞式閘極(Gate-All-Around,簡稱GAA)架構的命名,也象徵英特爾將正式從 FinFET 轉向 GAA 的晶片技術。

但近年來,英特爾逐漸被台積電和三星超越,這兩家目前都已經可以生產 5 奈米處理器,而英特爾卻仍停留在 10 奈米和 7 奈米技術節點上。

在 Gelsinger 領導下,英特爾的核心目標之一是在性能方面能重回領先地位。這也代表英特爾晶片需要與競爭對手的晶片有同樣的品質。為了達成這樣的目標,英特爾計畫在 4 年內推進 5 個節點製程。在 Intel Innovation 2022 中,他也宣布 Intel 18A 測試晶片正在設計中,今年底前將試產

Gelsinger 表示,英特爾透過採用各種新設備和技術以求進步,如結合 RibbonFET 及 PowerVia 等兩大創新技術的先進製程,再加上先進的技術,配合 2.5D 及 3D 先進封裝,讓晶片能塞進更多電晶體,尺寸也將從奈米進入埃米等級。

三星、台積電的車尾燈在哪裡?

三星在 3 奈米技術節點採用閘極環繞式(Gate-All-Around, GAA)的多橋通道電晶體(Multi-Bridge-Channel FET, MBCFET)結構,MBCFET 的結構與多層橋梁相似,和閘極環繞的堆疊奈米片(Stacked Nanosheets)是相同的結構。

GAA 電晶體具有比 FinFET(鰭式場效應電晶體)更好的通道控制能力,使用閘極環繞式電晶體結構,可使電晶體有效降低漏電流,更加節能省電。

而台積電在今年 6 月時,公開下一代 2 奈米先進製程 N2。在相同功耗下,N2 比 N3 速度快 10~15%,而相同速度下,功耗則可以降低 25~30%,可以說是開啟了高效能新世代。

目前台積電 2 奈米先進製程已不再使用 FinFET 電晶體,而改採奈米片電晶體(Nanosheet)取代 FinFET,被稱為是「台積電版」的 GAAFET(環繞柵極電晶體)。

英特爾雖然才宣布 Intel 18A 晶片有機會提早試產,讓外界揣測是否能重回王座,不過市場、美銀卻都不看好英特爾的市占。而根據外媒 CNBC 的報導表示,在摩爾定律上產生分歧的 NVIDIA 公司市值更是英特爾的 3 倍之多。英特爾是否真的能重新奪回冠軍寶座,亦或是將自砸招牌,將會是市場持續關注的重點之一。

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