本文是 摩尔定律还能走多远? (四) -- 并行计算的威力 的续篇。
对半导体芯片生产过程不熟悉的人, 常会问这样一个问题:
为什么芯片的密度要两年才翻一番? 为什么不可以更快一点, 两年翻两番, 三番? 为什么我们不能够一下子从 100 纳米跨越到 10 纳米? 而要漫长的十几年才能完成这个过程?
对这个问题的简单回答是: 如果一个人要吃七个馒头才能饱,为什么不可以先直接去吃第七个馒头?
摩尔定律从另外一个角度看,实际上是个生产成本的经济问题。
这都是为了钱。
(下图来自电影"华尔街": "小屁孩, 这都是为了钱.其它是闲扯")
芯片密度的增加,本质上是降低单个晶体管的生产成本和功耗,使终端产品在市场上更有竞争力。
只有终极市场的利益驱动,才会推动厂家投入大量资金, 到新的生产技术里面。
这个资金规模需要多大呢?
1980年,一个普通晶圆厂的造价大约一亿美元。
2010开工的台积电的半导体晶圆厂, Fab 15, 总共造价累计约九十五亿美元。
有专家估算,到2020年,建造一个最新的晶圆厂,成本要增加到一百五十亿美元以上。
芯片生产厂房的建立为什么如此昂贵?
芯片的生产工艺,随着技术更新换代,越发复杂。其生产过程包括上千个步骤, 水电消耗极大。大型晶圆厂占地面积一般至少十几万平方米, 一天用水接近两万吨, 耗电量超过三十兆瓦。