IRDS：CMOS電路2024年終結 - 3C

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Intel聯合創始人之一的戈登·摩爾提出了著名的摩爾定律，50多年來這個黃金法則主導
了矽基半導體的發展規律，Intel也是摩爾定律最堅定的捍衛者。不過從14nm節點開始，
依託於摩爾定律的Intel Tick-Tock戰略就已經變了，升級週期從2年變成3年，14nm製程
實際上要戰四代處理器了。儘管Intel一直嘴硬說摩爾定律未滅，但傳統半導體這幾年內
確實面臨著很大挑戰，IRDS（設備與系統國際路線圖）日前發布的一份報告則給CMOS電路
判了死刑——2024年它就會終結了。

IRDS（International Roadmap for Devices and Systems）是IEEE電子和電子工程師協
會設立的一個組織，從1965年開始每年都會發布一份半導體領域中技術路線圖，之前叫做
ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductors）路線圖，去年被IEEE
重命名為IRDS，這樣可以更全面地反應各種系統級新技術。

本年度的IRDS路線圖完整版要到11月份才會發布，現在發布是白皮書，但是這次的報告已
經足夠引起軒然大波了，因為它預測傳統CMOS電路在2024年就要終結了，這又是怎麼回事
呢？來看下EETimes的報導。

http://www.eetimes.com/document.asp?_mc=RSS_EET_EDT&doc_id=1331517

首先對半導體製程發展不太了解的讀者建議先看看我們之前做過的一個科普文章：沙子做
的CPU，憑什麼賣那麼貴？，裡面解釋了了半導體技術的一些術語，比如常見的xxnm製程
指的就是線寬，FinFET、FD-SOI則是指晶體管結構，Intel從22nm製程、TSMC/三星/GF則
是從16/14nm節點開始使用FinFET製程，今年的製程會發展到10nm，下一代則是7nm，TSMC
、三星還提出了5nm製程路線圖，Intel這邊就比較謹慎，5nm進展尚未公佈。

http://img.expreview.com/news/2017/03/25/IDRS_1.png

從IRDS路線圖中可以看到，2015年16/14nm節點開始進入FinFET製程，一直到2021年下下
代的5nm節點FinFET製程都會存在，但是2019年就會開始應用新的GAA（gate-all- around
，環繞柵極）晶體管結果，2024年的4/3nm節點則會完全取代FinFET結構，這也是為什麼
這份報告出來之後引起熱議的原因，它代表著傳統CMOS電路在2024年走到盡頭了。

從2024年開始，未來的半導體製程雖然還會有2.5nm、1.5nm線寬之分，但是再看下後面的
紅字部分，這幾種新製程的柵極距等指標是沒有變化的，也就是說晶體管並不會一直縮小
，在5nm節點就已經沒啥變化了。

http://img.expreview.com/news/2017/03/25/IDRS_2.png

CMOS電路在2024年終結不代表半導體技術就沒有發展了，IRDS白皮書中也提到了新的發展
方向，包括使用新的半導體材料和製程，比如使用Ge(鍺)取代矽基半導體，它的電子遷移
率比矽更高，電氣性能更好。還有就是3D製程，這跟目前的NAND快閃記憶體發展過程有些
相似，平面NAND快閃記憶體在16/15nm節點之後就步入瓶頸期，但是廠商開發了3D NAND快
閃記憶體，未來的邏輯半導體芯片也會走上3D堆棧製程。

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