近日，英偉達CEO黃仁勳在一場新聞釋出會回答媒體提問時表示，摩爾定律已經死亡。他認為：“Moore‘s law is dead。 It’s completely over。”

在半導體行業，摩爾定律的大名無人不知無人不曉。摩爾定律是英特爾創始人之一戈登·摩爾的經驗之談，其核心內容為：積體電路上可以容納的電晶體數目在大約每經過18個月到24個月便會增加一倍。

而晶片產業的現狀是同等成本下，晶片效能無法實現每兩年翻一倍，所以英偉達CEO面對使用者抱怨新發布的GPU價格高昂時，說出了摩爾定律已死。這雖然是英偉達CEO的無奈之言，但也反映了當下晶片依託傳統工藝來提升效能的方式已經面臨舉步維艱的現狀。

摩爾定律已死，晶片製程走向物理極限

摩爾定律發展至今已有50多年。在這50多年間，晶片製造商已經使用了各種手段來跟上摩爾定律的步伐，譬如增加更多的核、驅動晶片內部的執行緒，以及利用各種加速器。但還是無法避免摩爾定律的加倍效應已經開始放緩的事實，不斷地縮小晶片的尺寸總會有物理極限。

其實，摩爾定律自2000年以來就有放緩的跡象。到2018年，晶片實際效能與摩爾定律的要求間的差距擴大了15倍。目前的行業預期是，隨著CMOS技術接近基本極限，二者之間的差距將繼續擴大。

登納德縮放比例定律的側面佐證

支撐摩爾定律另一大定律是羅伯特·登納德（Robert Dennard）的預測，稱為“登納德縮放比例”（Dennard Scaling）。該定律指出，每平方毫米矽的功耗幾乎是恆定的，隨著電晶體密度的增加，每個電晶體的功耗會下降。根據登納德縮放比例定律，隨著晶片尺寸的縮小，所需的電壓和電流也會下降，晶片產生的功耗也會降低。

然而，Dennard Scaling在2007年開始顯著放緩，到2012年左右接近失效，登納德縮放比例定律走到了盡頭。高製程的晶片，意味著電晶體中關鍵部件柵極的長度越來越小，越小的電晶體會使得電晶體漏電現象越來越嚴重，使得晶片在往更小工藝製作時，功耗不減反增，同時也帶來嚴重的散熱問題，電晶體漏電現象徹底打破了登納德縮放比例定律。

以前可以在保持相同功率預算的情況下增加電晶體數量，但現在電晶體數量翻倍意味著功耗也翻倍。隨著Dennards Scaling定律的結束，晶片上核心數量的增加意味著功率也在以幾乎相同的速度增長。

一個沒有登納德縮放比例定律，摩爾定律減速的時代，晶片製程提升給晶片效能、節能帶來的收益將持續降低。

以手機晶片為例，今年上半年多款採用4nm製程晶片的手機，被使用者吐槽存在發熱量高和功耗高等方面的問題。而此次涉嫌功耗過熱的3款頂級手機晶片，已均為目前各廠商高階晶片的代表，生產商也是業界TOP晶片代工製造商。去年年初，5nm晶片就因發熱問題被頻頻吐槽，如今4nm晶片再度陷入同樣的困境。晶片製程提升帶來的節能收益不再。

高製程晶片無法成為電子電信行業節能降耗的殺手鐧

根據全球電子可持續發展倡議組織（Global e-Sustainability Initiative，GeSI）的估算，2020 年全球行業碳排放佔全球碳排放的 2。3%。作為在電子電信行業中應用廣泛的晶片，能否透過提升製程而帶來整個行業的大幅節能降耗呢？

以生活中使用最頻繁的手機為例，高能耗的直接表現就是需要經常的充電。手機作為晶片使用大戶，歷來對先進製程晶片的需求都走在晶片產業的前沿。以iPhone手機用的A系列晶片為例，根據公開的資料，7nm的A12比10nm的A11功耗下降了50%，5nm的A14比7nm的A13功耗下降了30%，4nm的A16比5nm的A15功耗下降了20%。可以看到晶片功耗的代際收益在逐漸減少，由此推測一下，下一代3nm晶片功耗收益會是多少呢？看來想透過製程的提升帶來功耗的大幅下降是不可能了。

另一個例子，日常工作中經常用到電子產品——個人電腦。處理器晶片是電腦耗能的主要部分，佔到30%以上。從個人電腦處理器兩大豪強Intel和AMD的晶片效能比較來看，10nm英特爾第12代酷睿處理器在效能方面一騎絕塵，i9-12900HX達到了24259，遠遠高於6nm的AMD最強晶片銳龍9 6900HX。並且透過比較兩塊晶片的能效（效能/能耗），可以發現英特爾的i9-12900HX（能效為194）比AMD的銳龍9 6900HX（能效為156）高24%。所以，處理器的高製程優勢無法給PC CPU帶來效能和能效上的領先。

再來看看這幾年的熱門話題——5G基站。在國家雙碳目標的驅動下，運營商和供應商為了給基站節能可謂是使出了渾身解數。在眾多的節能手段中，也有廠家宣稱透過高製程晶片來給基站節能。但基站跟手機、膝上型電腦還不一樣，基站中最耗電的是將直流電源轉化為高頻電磁波的功率放大器，佔整個基站耗電的九成，所以晶片的那點耗電在整個基站中佔比很少，晶片升級一代帶來的功耗收益就更少了，估計1%都到不了。所以寄希望於透過使用高製程晶片來給基站大幅節能，此路不通。

ICT行業節能遠不止提升晶片製程一條路

對於手機，螢幕是耗電大戶，約佔到60~80%，業界已經推出LTPO顯示屏，LTPO螢幕技術最低重新整理率可以做到1Hz，更低的重新整理率會帶來更低的功耗，透過降低重新整理率來節省大量的電量。對於電腦，做好電源管理提升電源效率，就是從源頭上降低能耗的高效辦法。 對於5G基站，據說影響功放功耗的最關鍵因素是功放效率，現在行業能力連50%都到不了，提升空間很大，不像晶片製程已臨近極限。

相信，即使摩爾定律死了，即使晶片高製程收益不再，ICT行業的節能降耗依然有其它的康莊大道可以走。

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