最后一点，摩尔定律已经被用来创建一个时间表，半导体行业可以围绕它安排自己的发展。摩尔定律最终成为了一个自我实现的预言，部分原因是公司以这种方式组织自己，以根据摩尔的预测实现改进。或许，与其说是运气，不如说是计划！作为经济学的摩尔定律如果摩尔定律不是自然定律，那么它到底是什么？“摩尔定律实际上是关于经济学的。我的预测关于半导体行业的未来方向，我发现通过其一些基本经济学可以最好地理解该行业。——戈登·摩尔”然而，仅仅说“与经济学有关”并不能真正帮助我们理解正在发生的事情。让我感到意外的是，在研究这篇文章时，关于摩尔定律背后的经济学似乎被写得出奇地少。这或许是因为这个主题很复杂，而且它位于两个专业领域的交汇处。摩尔定律是半导体制造经济学和底层技术之间一系列高度复杂相互作用的最终结果。为了突破这种复杂性，对摩尔定律的一种（非常简单的）思考方式是作为良性循环的阐述:创造更复杂的设备……导致……；这些设备的市场更大……这反过来又刺激……；对研发和更复杂制造的投资……这反过来又导致……；创建更复杂的设备……；……如此循环下去…摩尔在他工作的公司（首先是仙童公司，然后是英特尔公司）里看到了技术创新的可行速度。什么是可能的，部分取决于企业能够承担的投资水平。正如上文所述，这个周期当然是对实际情况的简化。它忽略了半导体制造商之间的竞争，而在实际操作中，这将是影响他们发展更先进设备方法的主要因素。然而，我认为根据上述模型，有趣的是，公司之间的竞争并非维持这一良性循环的先决条件。这种模式的另一个简化之处是，参与者可以展望两年以上的周期，预测未来的改进并为以后周期的需要做准备。这是“定律”的奇妙之处之一。通过为这些发展制定时间表，企业可以集体组织起来以实现这些发展。有理由确信，这是促使摩尔以这种方式陈述问题的原因之一。通过概述他认为可以预期改进的速度，他给供应商和客户提供了一个提示，让他们为这些改进做好准备。这些改进的实际节奏也很重要。摩尔利用他的观察和经验制定了一个他认为可能是可持续的改进速度。如果他弄错了，那么这可能会导致良性循环的潜在中断:过快的速度会导致技术上的过度延伸，可能导致无法制造出所需的更复杂的设备；太慢的速度则不足以刺激维持制造这些设备所需投资的需求通过保持可控但有意义的进展速度，这一势头才能得以延续。将这一改进速度公之于众的一个附带好处是，尽管企业可能会试图加快速度以获得竞争优势，但以一致的速度发展的生态系统将限制它们。04摩尔定律的终结摩尔在2005年做出了最后一组预测。“正如过去四十年所证明的那样，一群富有献身精神的科学家和工程师能够做出令人惊叹的事情。我看不到什么时候结束，我只能看到未来十年左右的情况。——戈登·摩尔，2005年”现在距摩尔认为他可以预见未来的“十年左右”已经过去了将近十年。我们现在能更多地谈论关于“定律”何时终结的问题吗？首先要指出的是，像摩尔定律这样的指数增长总会在某个时候终止。集成电路上的组件数量不可能“永远”继续翻倍。然后，如果我们回到良性循环，我们会发现这个循环可能会因为未能做到以下几点而被打破：创建更复杂的设备，或者…；为这些设备创建/扩大市场，或者…；刺激研发和先进制造投资…;让我们依次看看这些潜在的“故障点”。物理限制和路线图本帖开篇的提到的《经济学人》发表的文章关注的是如何解决制造更复杂设备过程中的一些技术障碍。它强调了一些试图绕过这些障碍的措施，从“几乎投入生产”到“有点投机”，包括:从“finFET”转向“纳米片”；背面供电；硅的替代品包括“过渡金属二硫属化物”；所有这些，无论以何种方式，都是达到一个目的的手段——进一步缩小组件。正如我们所注意到的，摩尔定律被用来创建一个半导体行业自我组织的时间表。此时，我们可以参考“设备和系统国际路线图”（IRDS）中列出的当前时间表。2023年路线图的执行摘要可免费下载。这本书有64页，读起来很引人入胜，也不算太长，它提供了许多关于光刻技术、材料科学、计量学和芯片制造过程其他关键方面可能发展的细节。我们不打算在这里总结报告的内容。相反，我们将只关注制造过程中可能终结摩尔定律的一个方面。虽然摩尔定律的“头条”并没有直接指定更小的组件，但正如我们所看到的，在实践中，通过所谓的“节点缩小”创建更小的组件一直是实现该定律预测的芯片上组件指数级增长的关键。在这一点上，我们需要澄清一个常见的误解。也许对公众理解摩尔定律最无益的贡献是“过程节点”的命名。事实上，带有物理长度标签（如5纳米、3纳米、18纳米等）的“节点大小描述”与组件的实际大小无关。毫不奇怪的是，人们普遍认为我们正接近基本极限，因为组件的大小正在接近原子级。正如Samuel K. Moore在2020年IEEE Spectrum上发表的一篇副标题为“是时候抛弃旧的摩尔定律指标了”的文章中所述：“毕竟，1纳米只相当于五个硅原子的宽度。因此，你完全可以认为摩尔定律将很快终结，半导体制造技术的进步将不再带来处理能力的提升，固态器件工程是一条没有未来的职业道路。然而，你会发现自己想错了。半导体技术节点系统呈现出的画面是不真实的。一个7纳米晶体管的大部分关键特征实际上远大于7纳米，而这种名称与物理现实之间的脱节大约已经有二十年的历史了。”Samuel K. Moore举了一个例子来说明这在实践中意味着什么：IEEE国际设备与系统路线图（IRDS）主席Gargini在4月份提出，该行业通过采用一种三数字指标来“回归现实”，该指标结合了接触栅极间距（G）、金属间距（M）以及对未来芯片至关重要的芯片上器件的层数（T）。“这三个参数是评估晶体管密度所需的全部信息，”ITRS负责人Gargini说道。IRDS（International Roadmap for Devices and Systems，国际器件与系统发展路线图）显示，即将到来的5纳米芯片具有48纳米的栅间距、36纳米的金属间距，以及一个单层结构——这就是G48M36T1度量。虽然这并不容易让人记住，但它所传达的信息比“5纳米节点”要实用得多。因此，这些组件实际上比其节点名称所暗示的要大得多。尽管如此，这些组件仍然变得非常小！最终达到由EUV光刻技术的局限性而产生的极限。当然，我们以前也见过这样的限制。EUV能够突破DUV之前的限制，但代价是……。节点缩减导致成本上升这一成本将我们带到了第二个潜在的失败点，即需要为更复杂的集成电路创造或扩大市场。不过，首先要注意的是，接下来是对制造芯片的基本经济学的某些方面的极其简化的讨论。值得注意的是，不仅集成电路上的组件数量呈指数级增长（大致符合摩尔定律），而且这些集成电路的价格仍然在可承受范围内，这反过来意味着每个组件的成本也呈指数级缩减。尽管半导体晶圆厂的成本不断上升，但情况仍然是如此。戈登·摩尔阐述了后来被称为“摩尔第二定律”或“洛克定律”（以阿瑟·洛克（Arthur Rock）命名，他帮助资助了英特尔并担任该公司董事长多年），该定律指出“半导体芯片制造厂的成本每四年翻一番”。摩尔本人敏锐地意识到光刻工具成本的增加。这是他1995年论文中的一张图表：
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