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摩尔定律被淘汰只是时间问题吗

来源:宋鸿兵观天下 时间:2026-06-03 23:34 阅读

大家都非常熟悉摩尔定律的内容。长期以来,全球半导体产业之所以能持续快速进步,背后的驱动引擎正是摩尔定律。当年摩尔提出,芯片上的晶体管数量大约每两年多就会翻一番,从而带来更强的性能和更低的成本,形成持续的良性循环。

摩尔定律之所以能推动整个半导体产业链的发展,关键在于晶体管密度的提升速度,超过了芯片制造成本的增加速度。

换句话说,尽管制造芯片的总成本在不断上升,但每个晶体管的成本却在下降。这样一来,芯片制造技术的持续进步就能释放出成本红利,让整个产业链共同受益,消费者也不例外。

这一切的根本在于:摩尔定律之所以能够维持,正是因为它建立了一个利益共享、技术进步带来红利共享的体系。也只有这样的体系,在整个技术发展史上,才有可能成为稳定、长期推动国民经济前进的重要力量。

先进制程的成本飙升与经济收益递减

然而,最近三年来,尤其是进入7纳米制程之后,摩尔定律所带来的经济收益开始出现边际递减。先进制程越来越难以释放技术进步的红利,这早已是半导体行业公认的问题。

从成本上看,根据国际半导体咨询机构IBS的数据:7纳米芯片的设计成本约为2.49亿美元;从7纳米升级到5纳米,设计成本涨到4.49亿美元;进一步缩小到3纳米,则达到5.8亿美元;而到2纳米时,将超过7亿美元。这还只是设计成本,制造成本同样不低。

以台积电为例,300毫米晶圆在7纳米制程下的成本大约是9000多美元;降到5纳米后,涨到17000美元;到了3纳米,晶圆价格在25000到27000美元之间;而进入2纳米以内,则突破3万美元。

从28纳米的成熟制程一路缩到2纳米,芯片的设计成本暴涨了15倍以上。可以说,当半导体制程进入个位数纳米(即小于10纳米)的阶段后,每一步微缩的成本都在呈指数级飙升,技术难度也急剧上升。

如今,建一座3纳米晶圆厂,起步投资就要上百亿美元。全球能承担得起这样投入的厂商,已经是屈指可数。

摩尔定律的双重极限

当前半导体行业发展到一个瓶颈期,摩尔定律已逼近物理与经济的双重极限。

在7纳米以内的先进制程时代,只有少数头部晶圆代工厂,像苹果、英特尔等极少数头部公司才有能力承担研发和量产成本,能够享受技术进步红利的公司越来越少。技术进步已从行业的普惠红利,变成少数企业的垄断独享。

从物理层面看,十几个原子的宽度已无法有效限制电子自由运动,原有规律不再适用,成本急剧攀升。从经济层面看,当一项技术不再能提供广泛共享的公共红利时,它必然面临其他新技术的颠覆与挑战。

所谓极限,就是它在经济上越来越不划算。因此,摩尔定律被淘汰只是时间问题。

网友看法

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