胡正明為何助美“續命”摩爾定律,臺積電 英特爾誰會略勝一籌?

華人科學家卻為他國做了嫁衣,據熊貓君瞭解,全球頂尖科學家排行榜的的前六位,都是華人但是工作單位卻都不在國內,特別是華人教授胡正明,是他讓臺積電和英特爾,在半導體領域一舉登上了霸主地位。

胡正明為何助美“續命”摩爾定律,臺積電 英特爾誰會略勝一籌?

1947年,胡正明出生在了北京的一個小衚衕,從小在臺灣長大,從加州大學畢業後,就留在學校擔任了,電子工程和計算機專業的教授,在得到他國資助的科研經費後,就開始了他的研究之路,而他最重要的貢獻,就是研發出了是一款45nm的鰭型電晶體,讓摩爾定律多存活了10年,說到這個摩爾定律,其實它就是一個規律而已,

積體電路中容納的電晶體數量,每到18個月就會往上增加一倍,也就表示處理器的效能,每過兩年就會翻上個一倍,在一定一定程度上代表著,資訊科技進步的速度,

而它之所以會問世,是因為光刻的精度在提高的同時,元器件的密度也能提高,從此平面工藝就被當作了,半導體工業最關鍵的一步,也是摩爾定律出現的技術基礎,不過關於摩爾定律的,大家的說法是各有千秋,

今天熊貓君就帶大家瞭解,胡正明教授是如何讓摩爾定律,多存活了10年的。

胡正明為何助美“續命”摩爾定律,臺積電 英特爾誰會略勝一籌?

摩爾定律

其實在1975年英特爾公司創始人,提出摩爾定律後,就已經屹立不倒地存在了20年,讓半導體行業一直在迅猛發展,但是在1995年的時候,摩爾定律的“神話”,開始有了沒落的苗頭,因為當時的電晶體尺寸,已經快要逼近100奈米,所以很多從事半導體行業的人,都覺得電晶體的尺寸已經快要達到極限,半導體行業的黃金髮展時期,也許會就此結束,就連當地的政府也感到擔憂,為了提升晶片容納電晶體數量的上限,就啟動了一個叫做,“25奈米開關”的計劃,而這個重任就落在了,當時正在加州大學擔任教授的,胡正明身上,前面熊貓君抬到的鰭式場效電晶體,也正是在這個前提下,由胡正明教授提出來的,

也就是用垂直的方法,來鋪設電流通道,以此突出於晶片表面,只是這個鰭式場效電晶體,是怎樣延長摩爾定律有效期的呢。

胡正明為何助美“續命”摩爾定律,臺積電 英特爾誰會略勝一籌?

當時胡正明認為,在企業工作的經歷,剛好能幫助他更好地理解電晶體的結構,後來胡正明還在IBM曾釋出的,一篇論文中瞭解到,

電晶體的元件尺寸變小的同時,它的效能也會隨著使用期限改變,但是這種規律,在短期內是不會顯露出來的,

為了把這個過程搞明白,胡正明還專門組成了研究小組,研究出的可靠性工具和電晶體模型,為鰭式場效電晶體的研究奠定了基礎,本來縮小電晶體尺寸的計劃,進行得還算順利,但是到了20世紀90年代中期的時候,研發之路還是遇到了瓶頸,甚至有專家說,摩爾定律的終結就在眼前,

原來最主要的技術壁壘就是電力問題,因為在元件尺寸變小後,電晶體就會處於關閉狀態,這個時候電流就會容易洩露出來,這樣一來就會浪費晶片的功耗,

剛開始胡正明想到的方法是,製造出非常細的管道以防電子透過柵極,但是當氧化層變薄時,電子就會繞過柵極進入矽襯底,依舊會發生洩露,接著胡正明就又想出了兩種方案,直到解決電晶體尺寸的技術壁壘,從此開啟了3D電晶體的時代。

胡正明為何助美“續命”摩爾定律,臺積電 英特爾誰會略勝一籌?

胡正明預測的,鰭式場效電晶體能將摩爾定律,推廣到25奈米以下的預言也成真,全球第一個進行量產的,半導體公司就是英特爾,這家企業花了將近十年的時間,才完成了量產,還在2011年5月宣佈,將對22奈米的3D電晶體進行量產,有了胡正明這個“神助攻”,英特爾在晶片的生產製造領域,開始迅猛發展。

胡正明為何助美“續命”摩爾定律,臺積電 英特爾誰會略勝一籌?

一直以來,英特爾在電晶體領域的發展中,都有著舉足輕重的地位,在將電晶體結構轉化為,鰭式場效電晶體後,很長一段時間裡這個技術都是,半導體制造業的基礎,不斷支撐著奈米工藝晶片的發展,

不過在工藝不斷進步的同時,鰭式場效電晶體也需要進行更新,只有這樣才能滿足效能提升的需求,所以在英特爾要從14奈米,邁向10奈米時,就重新定義了電晶體,後來10奈米被推出的時候,就實現了鰭式場效電晶體,與超級電容器的結合,可以在相同的面積內,將電容增加5倍,減少了電壓就能提高產品的效能,為什麼熊貓君說超級電容器,重新定義了電晶體呢?

胡正明為何助美“續命”摩爾定律,臺積電 英特爾誰會略勝一籌?

這還要從單節點中的效能提升幅度來看,根據英特爾提供的資料可以看出,加強版的14奈米,比之前的效能提升了20%,

本來這種幅度是要經過多次修訂,才能實現的,但是有了超級電容器,英特爾很快就實現了製造工藝的飛躍,但是得到助攻的還不止有英特爾。

胡正明為何助美“續命”摩爾定律,臺積電 英特爾誰會略勝一籌?

2001年,臺積電將胡正明聘用為技術執行長,在4年的任職期間,不僅幫臺積電升級了晶片工藝,還完成了對鰭式場效電晶體的技術積累,臺積電對這個電晶體有多依賴呢,雖然現在已經成為半導體領域的“王者”,但是在進入3納米制程前,臺積電沿用的一直是鰭式場效電晶體技術,作為全球晶片代工的龍頭企業,太極殿的客戶覆蓋了蘋果 高通 華為等,眾多移動終端廠商,但是在晶片領域中,有一不變的工藝原則,那就是晶片可容納的電晶體越多,它的功率和效能就越好,就拿沿用7奈米工藝的麒麟990來說,如果這個晶片可以容納的電晶體達到1億個,那麼臺積電的5奈米晶片可容納的,就能達到1。713億個,在效能上直接提升了10%到15%,然而摩爾定律得到續命,不僅影響了英特爾和臺積電,還改變了整個半導體行業。

胡正明為何助美“續命”摩爾定律,臺積電 英特爾誰會略勝一籌?

熊貓君覺得,不管胡正明是為哪家企業做了貢獻,他都是鰭式場效電晶體之父,既然我國能誕生華為這樣的企業,趕超臺積電英特爾只是時間問題。

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