戈頓·摩爾是芯片制造廠商英特爾公司的創(chuàng)始人之一，他曾在一篇論文中稱芯片上集成的晶體管數(shù)量會(huì)每年翻一番。后來他在另一篇論文中說芯片上集成的晶體管數(shù)量?jī)赡攴环?。摩爾定律不是一種數(shù)學(xué)定律或者物理定律，它只是一種分析預(yù)測(cè)。這個(gè)預(yù)測(cè)由于多次被證實(shí)，所以影響比較大。

回顧計(jì)算機(jī)發(fā)展史，從第一臺(tái)經(jīng)典計(jì)算機(jī)問世以來，它們的大小經(jīng)歷了天翻地覆的變化，從一個(gè)占據(jù)幾棟樓房的龐然大物縮小到了人們的手掌上、口袋里。近20年，計(jì)算機(jī)技術(shù)更是經(jīng)歷了巨大的革命性飛躍，單個(gè)芯片上三極管的數(shù)目及運(yùn)算的速度都是以指數(shù)形式逐年上升。無論是60多年前的充滿整棟屋的龐然大物，還是現(xiàn)在的手機(jī)型電腦，基本原理卻是萬變不離其宗。

預(yù)言摩爾定律將終結(jié)的論據(jù)主要有兩點(diǎn)：高溫和漏電。當(dāng)集成電路的精細(xì)程度達(dá)到了原子級(jí)別，特別是當(dāng)電路的線寬接近電子波長(zhǎng)的時(shí)候，電子就通過隧道效應(yīng)而穿透絕緣層，使器件無法正常工作，硅金屬的集成電路就將徹底終結(jié)。

隧道效應(yīng)在微電子學(xué)、光電子學(xué)以及納米技術(shù)中都是很重要的，有很多用途。最早的應(yīng)用就是掃描隧道顯微鏡。在光電子技術(shù)中，由于量子隧道效應(yīng)，激光可以從一根光纖，進(jìn)入相距很近的另一根光纖的內(nèi)部，工程師們利用這個(gè)原理，制成了光纖分光器。1957年，受雇于索尼公司的江崎玲於奈在改良高頻晶體管的過程中發(fā)現(xiàn)負(fù)電阻現(xiàn)象：當(dāng)增加pn結(jié)兩端的電壓時(shí)，電流反而減少。這種反常現(xiàn)象可以用隧道效應(yīng)來解釋。此后，江崎利用這一效應(yīng)制成了隧道二極管。近年來，人們發(fā)現(xiàn)了宏觀的量子隧道效應(yīng)，觀察到一些宏觀物理量，如微粒的磁化強(qiáng)度、量子相干器件中的磁通量等，也顯示出隧道效應(yīng)。

這種宏觀量子隧道效應(yīng)將會(huì)是未來微電子器件的基礎(chǔ)。摩爾定律是否將會(huì)終結(jié)，關(guān)鍵在于新型的電子技術(shù)能否擔(dān)起繼續(xù)發(fā)展的重任。近些年來，一些新奇量子材料如拓?fù)浣^緣體的發(fā)現(xiàn)，使得宏觀量子隧道效應(yīng)的應(yīng)用更加多樣化。

作者： 張?zhí)烊?[責(zé)任編輯: 呂芮光]