半导体行业的发展已经接近传统硅芯片技术的物理极限，许多人认为摩尔定律不再适用芯片行业发展。多芯片先进封装和硅光子学的兴起提供了一条复苏的途径。

目前，许多工程师的共识是，半导体芯片缩小的极限已经接近，摩尔定律不再适用，该定律近60年来一直是电子信息行业的明灯。每两年每个芯片上的晶体管数量将增加一倍，可以使计算能力显著提高，同时降低了功耗和成本。

如今，先进芯片行业可能拥有数十亿个间距为5纳米或更小的晶体管。如将这些芯片再减少几纳米，花费在下一代设计和工艺设备上将达到数十亿美元。建造一个最先进的芯片制造工厂的成本可以达到200多亿美元。

认识到半导体领导地位的关键重要性和对国家安全的影响，美国芯片行业将提供高达540亿美元的补贴，用于资助先进半导体的设计和制造方面的研究。随着中国、韩国和日本承诺提供数十亿美元的芯片行业补贴和拨款，保持先进芯片技术竞争力的必要性已经在全球蔓延开来。欧洲半导体区域联盟成立于2023年，旨在促进当地芯片行业的发展。

芯片行业继续发展设计和制造技术，通过从平面架构发展到先进的3D架构，提高了芯片性能和芯片密度。平面半导体技术自1959年开始使用，是设计和制造芯片最简单的选择。随着连续节点的制造，缩小芯片尺寸变得更加困难和昂贵。

FinFET(翅片场效应晶体管)器件具有明显更快的开关时间和更高的电流密度。它是一种三维结构，已成为现代半导体芯片制造的基础。砷化镓或纳米栅极全能晶体管利用堆叠技术，将在3 nm和更小的几何形状中使用。在这种芯片架构中，栅极包围着通道的所有四个面，从而能够更好地控制电流，产生更高功率。

栅极全能结构的最新改进是互补场效应晶体管(CFET)，它将n型和p型器件叠加在一起，提供更好的静电控制和更高的晶体管密度。CFET设备预计将在7到10年内达到商业应用水平。

使用这些芯片技术构建模块，集成电路(ICs)可由多个互连的电子元件组成，如晶体管、电阻、电感和电容等。其结果是能够在高容量和低成本中集成了完整的电子系统。

尽管器件密度不断提高，但晶体管尺寸缩小的过程已经接近了传统硅芯片技术的物理极限，这让人们认为摩尔定律已经不适用。

多芯片封装技术的发展和硅光子学技术的兴起为其复苏提供了一条道路。多芯片模块是将多个芯片和相关的无源器件集成在一个基板上，创建一个模块化的系统。使用各种芯片组装模块使设计师创建定制低成本模块，可以支持非常特定的芯片行业应用。

芯片行业下一个技术发展是垂直封装，节省空间和增加设计灵活性。不同于芯片上的系统(SoC)在同一芯片、三维叠加或封装系统上集成多个功能，(SiP)将多个“芯片”封装在一个共同的基板上。

每个芯片封装可以具有不同的功能，并且可以包括无源和有源器件。通过硅(tsv)技术提供芯片之间的垂直互连。

芯片封装能够优化产量、功率和成本的芯片技术体系结构正在被广泛采用。芯片还支持系统设计中的异构集成的趋势，它可以包括多种功能，如内存、处理器和光电子。

共封装光学结构利用一系列芯片光收发器安装在同一基板上。芯片技术中的下一波浪潮将由硅光子学的进步所推动。

硅光子技术(SiPh)可以直接在硅晶片上创建光子集成电路(PICs)。该芯片技术具有更高的速度/带宽密度、更长的覆盖范围、减少延迟和提高能源效率等优点。SiPh电路的制造与CMOS标准的高容量工艺兼容，可以使用现有的基础设施制造微芯片。

将传统CMOS电路与光子元件集成在同一芯片上，包括激光器、调制器和由光波导连接的光电探测器，开启了一个新的系统封装选择。光子集成电路已成为先进的可插拔光收发器的关键组成部分。

英特尔一直在积极开发其光学计算互连家族。这些设备将包括光源、调制器、光电探测器，以及可以放大和引导光的结构。利用堆叠芯片技术，英特尔在OFC 24上展示了其开发的低功耗OCI芯片组。

与同一个芯片封装中的CPU相结合，在8个波长的光纤上传输112 Gb/s，只消耗5pj/比特。英特尔预计未来能够集成可插拔光学连接器。

芯片行业继续发展设计和制造技术，通过从平面架构发展到先进的3D架构，提高了性能和密度。

数据密集型计算需求面临前所未有的增长，特别是来自人工智能和机器学习。集成硅光子学的性能和成本优势成为必要的条件。在机架到机架上的应用，以及外部数据中心通信，刺激了硅光子技术的发展，产生高度可扩展的光互连解决方案。光计数(LightCounting)公司最近预测，到2029年，硅光子芯片的销售额将达到30亿美元。下一代设备的设计将通过使用单一的芯片技术制造平台来创建端到端光连接，并最终实现计算，延续了摩尔定律的精神。