如今我們的生活幾乎已經每分每秒都離不開計算機，但是計算機也面臨工藝的極限，內部連接的極限，晶體管的設計極限以及技術投入方面的極限。

1.工藝的極限

現在的半導體制造工藝中很重要的一個部分是光刻，光刻利用曝光和顯影在光刻膠層上畫幾何圖形，然和通過刻蝕工藝將光掩膜上的圖形轉移到所在的襯底上。

這種工藝在理論上受到阿貝分辨率的限制。簡單地說，由于可見光的波動性使其可以發生衍射，光束不能無限的聚焦。而分辨率的極限值大約在λ?2n，其中λ是光刻所用的激光波長，n是介質的數值孔徑（NumericalAperture)。數值孔徑現在光學能達到的極限是1.4，那么光刻精度的極限就是λ?2.8。這么看來，要做到更小的工藝，我們就要用到波長更短的激光，而短波長的激光利用起來本就非常復雜。雖然科學家提出了新的工藝技術，使得現在的光刻工藝突破了阿貝分辨率的限制，能夠使用波長是193nm的激光能做出14nm的工藝，這種工藝技術也大大提高了制作成本。無論是在阿貝分辨率的限制下利用更短波長的激光還是開發出新技術來突破阿貝分辨率的限制，把單個晶體管做到更小變得異常困難。

2.內部連接的極限

隨著單位面積集成電路中的晶體管越來越多，內部連接成了集成電路中越來越重要的部分。內部連接要么做到快速的信號傳輸，要么做到盡量細的銅線和密集的排布，但魚和熊掌不能可得兼。

因為更細的銅線會增加銅線的電阻而更密集的排線也會影響銅線間電流的相互影響。早在1995年英特爾的研究員們就指出了真正限制集成電路發展的是其內部的連接技術。為了解決這個問題，科學家們提出了光波導管的概念來替換傳統的銅線連接方式，而這種內部連接的方式也受到麥克斯維爾方程的理論限制，比如電磁波傳輸的速度上限。

所以，即便是晶體管能夠越做越小，如何在保證快速信號傳輸的同時加入更多的內部連接也成為了一個非常棘手的問題。

3.傳統晶體管的設計極限

當晶體管尺寸做到10nm的時候，晶體管的柵氧化層僅僅之有幾個原子的厚度。在這個尺度下至少會有三個問題。

其一，在量子隧穿效應的影響下，晶體管的性質將變得很不穩定。

其二，因為每個晶體管的制造過程不可能完全一樣，每個晶體管會有不同的特性，而產生的不同特性在納米級的尺度下會更加明顯。

其三，晶體管將會發生嚴重的漏電。這對移動設備興起的今天是一個相當大的問題。

4.技術投入的極限

科學家們面臨各種物理極限時候在晶體管制作工程方面提出的改變。而正是這些改變的措施造就了這第四項極限。新科技的研發需要大量的資金以及時間，即便是研發成功，公司的技術人員也需要投入大量的精力去學習并使用這些新的技術。這就導致了很多中小芯片制造商無力承擔這項技術投入，而轉向繼續使用老技術進行生產加工。

正是因為這些中小芯片廠商大量退出新技術的研發，芯片產業的發展在到達原有技術的理論極限之后遇到了發展的瓶頸。發展速度也因此明顯放緩。這也是導致了2013年ITRS對摩爾定律進行了第二次的修正的原因之一。所以單純將晶體管做小這條路不會一直走下去，而摩爾定律在今后的某個時間段可能會再一次遇到瓶頸。

如今，技術更新換代極快，計算機的發展雖然面臨極限，但未來我們也會看到一個個極限被突破或者擴展。