摩尔定律说硅基芯片的物理极限是7nm，为什么台积电还能做出5nm的芯片？

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摩尔定律指的是在价格不变的情况下，芯片上可容纳晶体管数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

从当前芯片制造来看，要实现摩尔定律，芯片制造工艺必须不断提升。工艺节点从90nm、65nm、40nm、28nm、16nm到现在的7nm，芯片厂家不遗余力地减小晶体管栅极宽度来达到工艺的升级，但到了7nm之后，晶体管的漏电问题越来越严重，单纯靠减少晶体管栅极宽度的方法已经无法提升芯片制造工艺。

这个时候各厂家各显神通，采用不同的方法解决漏电问题。intel的高介电薄膜、SOI、鳍式场效电晶体技术等等技术应运而生。不过难度越来越大，各大厂家受阻严重，GlobalFoundaries放弃7nn研发，intel的10nm一推再推，目前7nm量产顺利的主要就是台积电和三星了。

台积电的5nm预计明年Q1量产，华为的最新麒麟990预计将采用5nm工艺。而最新的新闻，台积电的3台积电的5nm预计明年Q1量产，华为的最新麒麟990预计将采用5nm工艺。而最新的新闻，台积电的3nm工艺已经启动，预计2022年量产，后面的工艺进步越来越难，需要新的技术上的突破。

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纯硅基芯片的物理极限的确是7nm,低于7nm硅原子就会出现电子漂移，但人们通过研究在硅基上参入金属离子，在源极和漏极埋下一层强电介质膜来解决了漏电问题。

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【别把摩尔定律神化，未来的台积电还能有0.1nm的工艺制程】

摩尔定律是什么？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。它只是一种商业观测或推测，并非是物理定律！它只是一种预测数据，这种数据的准确性随时在接受打破！

那么，台积电5nm工艺是什么？实际上，台积电5nm技术是在7nm基础上微缩的全节点工艺，因为使用了极紫外（EUV）光刻技术，并且在总掩模数量上，进行缩量，这就让5nm比以前的7nm节点少几个掩模。

并且，根据推测，5nm一方面功耗更低，比如相同速度下的功耗降低了30％。

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目前只是台积电声称达到5nm工艺，等他们做出来再说，即使做出来，相较7nm工艺有什么综合优势也不好说

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芯片上集成了太多太多的晶体管，晶体管的栅极控制着电流能不能从源极流向漏极，晶体管的源极和漏极之间基于硅元素连接。随着晶体管的尺寸逐步缩小，源极和漏极之间的沟道也会随之缩短，当沟道缩短到一定程度时，量子隧穿效应就会变得更加容易。晶体管便失去了开关的作用，逻辑电路也就不复存在了。

据业内人士分析，“台积电的3nm制程，很可能才是在摩尔定律下最后的工艺节点，并且台积电的3nm工艺会是关键的转折点，以衔接1nm工艺及1nm之下的次纳米新材料工艺”。

台积电的创始人兼董事长张忠谋也表示，摩尔定律在半导体行业中起码还可存续10年，这其中就包括5nm工艺、3nm工艺，而台积电会不会研发，以及能否研发出2nm工艺，则需要再等几年才能确定。

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在集成电路工业领域，有一个神奇的定律归纳了其发展规律，即集成电路上可容纳的晶体管数目，每隔 18-24 个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，这就是广为熟知的“摩尔定律”。

摩尔定律是什么

摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18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个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。

众所周知，目前通信行业使用的的半导体大部分都是硅基电路，并验证了摩尔定律2年一次的微缩规律。从当前芯片制造来看，要实现摩尔定律，芯片制造工艺必须不断提升。工艺节点从90nm、65nm、40nm、28nm、16nm到现在的7nm，芯片厂家不遗余力地减小晶体管栅极宽度来达到工艺的升级。

摩尔定律过去是每 5 年增长 10 倍，每 10 年增长 100 倍。而如今，摩尔定律每年只能增长几个百分点，每 10 年可能只有 2 倍。

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去年，台积电董事长张忠谋应交大EMBA之邀，发布演说的时候表示：2017年，台积电制程已演进至10nm，2018年要量产7nm，5nm则将依序接后。

3nm的发展时间基本上已经有一定的计划了；更加可怕的是他表示2nm，强调再往2nm以下，难度相当高。还要再过几年才能确定是否有2nm以下的可能。张忠谋是台积电董事长，也是全球半导体行业顶级的大佬之一，他说话是很有分量的。

在我看来，如果低于2nm，或者是发现到1nm的话，很可能到了极限了。很可能大家不再需求更加低的nm等级了，而是找另外的材料。但是目前来说，还没有比硅更好的、更加适应量产和使用的材料来做半导体。

如果低于2nm，那就是行业要有革命性的发明和理论改进，这才可能做到更精细了。

所以当工艺制程突破物理极限之后，再想寻求新的制造技术就不能单纯的从减小栅长上做文章了，毕竟已经小到了7nm，再加入各种其他辅助装置减少漏电问题也会得不偿失。在这样的情况下，只能从材料上入手，通过改变材料从而改变特性，进而再有所突破。

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1965年4月19日，《电子学》杂志第114页发表了摩尔撰写的文章《让集成电路填满更多的组件》，正式宣告了摩尔定律的诞生。

摩尔定律的定义归纳起来，主要有以下三种版本：

1、集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一倍。

2、微处理器的性能每隔18个月提高一倍，或价格下降一半。

3、用一个美元所能买到的计算机性能，每隔18个月翻两倍。

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这个问题问的就有问题。7纳米极限不是摩尔定律的内容。

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会出现量子隧穿效应，也就是说，电子本来在一条线路上自由前行，可不知为啥，就突然跳转到另一条线路上！