硅基半导体芯片遵循摩尔定律的预测，芯片性能每隔 18-24 个月便会提升一倍。

但随着芯片尺寸不断缩小，特别是工艺水平进入 5 纳米级以后，硅芯片发展开始面临更加突出的短沟道效应、强场效应、薄氧化层的隧穿效应和功率耗散增加等一系列材料、工艺、技术、器件和系统方面的物理限制。