摩爾定律終結日。

靠著「行動通訊」的廣泛應用，半導體產業相關發展多延續了五年左右的光景，不過即使如此，仍無法阻止其即將快速沒落、正步入夕陽產業的事實，而且可怕的是，恐怕永遠再起不能。

其原因之一當然是目前尚未找到下一個足以支撐如此龐大市場的應用領域，但原因之二才是這次主要想探討的：「摩爾定律」（Moore’s Law）的終結。

何謂摩爾定律？雖然經過多次修正，不過大致上概念不變。簡言之，該理論預測每經過十八個月，電晶體尺寸會縮小一倍，電路面積會縮小一半。換句話說，相同單位面積上可容納比原先多一倍的電路，亦可視為在同面積成本或同電路效能考量下，性能或成本可以比原先改善一倍。

常聽到的28nm製程、16nm製程，其實就是指電晶體的通道長度，而製程每進步一個世代，長度大約縮短為0.7倍，面積則為一半。在半導體產業遵循摩爾定律的發展下，每經過十八個月就會進入新的製程，一路從IC設計、布局技術、晶圓代工、晶圓封測，整個半導體產業鏈無一倖免，跟不上者自然淪為二線公司，再跟不上者則是準備被市場淘汰。

此定律在超過五十年的半導體歷史上，概括來看算是非常符合，甚至有人認為是摩爾定律支撐了半導體的發展。雖然我是認為這從一開始就只是個「預測」，被稱為「定律」有點太過頭了。然而就如同到底是爆炸頭成就了拳王？還是拳王成就了爆炸頭？真正的答案不是那麼重要。

想必大家這幾年常聽到摩爾定律快結束了、快失效了、物理極限到了之類的說法，坦白說這種話在十年前就有人在喊。不過這次的情況和之前卻有很大的區別。

過去認為的摩爾定律終結，主要是考量開發技術上的瓶頸。因為越先進的製程，所需技術、所需開發資金將呈指數函數成長。且在先進製程下，其量子效應不是現今科學技術所能掌控的，故摩爾定律即將失效的說法甚至早在180nm製程時就有不少人提過。

不能說這些問題現在都不是問題，事實上從28nm、20nm到最新的16nm、10nm，尤其是晶圓代工端，先進製程的開發難度著實不低。迫使了像聯電、中芯之流的二線晶圓代工廠仍留在上一世代製程技術上，僅剩台積電、Intel和三星有能力邁向10nm。

當初在進入180nm製程時，不少人認為因為其尺寸維度過小，將產生元素特性消失或量子機率分布等非當時科學技術所能克服的問題，導致人類無法繼續開發下去。不過我們知道，在即將踏入10nm的現在，至少以上問題看起來都不是太大問題。

縱使克服了量子效應、光學顯影……等技術因素，仍然無法改變逼近物理極限這件事，這也是這次摩爾定律可能會終結的真正關鍵。

奈米是怎麼樣的一個尺寸維度呢？10的-9次方公尺，大約是幾十顆到幾百顆原子排列的長度。最新的10nm製程看起來還不會是問題，可是接下來呢？沒錯，半導體很可能會進入以「埃」，即10的-10次方公尺，為單位的世界。

目前的半導體製程仍以矽元素為基底，在埃的尺度世界中，矽原子將僅剩下數顆而已。以此推論，只要持續微縮尺度下去，就算科學技術非常成熟，發展到只有一顆原子也能成功操作其特性，總有一天還是會遇到連一顆原子都放不進的情況，那就是所謂的「物理極限」。

這個所謂的「總有一天」，說遠不遠說近不近，以摩爾定律去估算的話，大約2025~2030年一定會進入埃的尺度世界。運氣好的話，摩爾定律，或者說矽基底的半導體會終結於物理極限，運氣不好的話，在逼近物理極限的過程中就失效了。