
摩爾定律已經失效。從半導體制程進入 10nm 以來,摩爾定律已經失效,即芯片迭代不再滿足“集成電路芯片上所集成的晶體管數目,每隔 18 個月就翻一番;微處理器的性能每隔 18 個月提高一倍,而價格下降一倍”。摩爾定律的失效包括三個方面:單位面積的晶體管數目、處理器性能、芯片價格。從晶體管尺寸的演進來看,摩爾定律要求每 18 個月晶體管密度翻倍,等效于單個晶體管尺寸縮小到 0.7 倍(√0.5)。各家圓晶廠宣布量產的制程時間節點,從 10nm 開始便出現了摩爾定律失效,無法滿足每 18 個月將制程精細到 0.7 倍。從處理器性能的演進來看,摩爾定律要求每 18個月處理器性能翻倍,等效于每年性能提升 33%(假設性能為線性提升)。但根據歷年來華為海思 Kirin 芯片和蘋果 A 系列芯片的跑分情況,可以明確發現二者的性能年復合增長率顯著低于 33%,分別為 20.6%(海思 Kirin 芯片)、18.4%(蘋果 A 芯片)。摩爾定律在性能提升上失效。從芯片價格的演進來看,這里主要指單個晶體管成本(cost per transistor),由于摩爾定律要求每 18 個月芯片價格下降一倍(晶體管尺寸變小、數量不變,SoC 面積縮小一半,故芯片成本下降一倍),即單個晶體管的成本下降到原來的 0.7 倍(√0.5)。從圖 3 單位晶體管成本隨制程演進的變化趨勢來看,在 28nm 以前,每段制程的變化,都以 0.7 倍的速度降低;在 28nm 以后,該趨勢反轉,隨著制程的提升,單位晶體管成本反而輕微上升,摩爾定律在成本降低上失效。