摩尔定律——集成电路产业发展的强大动力(图)

图为由晶体管构成的微处理器

个人电脑、智能手机已成为当代人生活中不可或缺的一部分,细心的人会注意到,这些搭载着由晶体管构成的微处理器的电子产品,在成本价格显著下降的同时,性能和能效方面却实现了飞速提升,为我们的生活带来了极大便利。如今,手机和手表已实现了智能化,汽车也变成了流动的电脑。在短短几十年间所发生的巨大改变,离不开一个即将“死亡”的定律——摩尔定律。

什么是摩尔定律

摩尔定律并不是什么物理定律,而是一个机遇。这一定律揭示了信息技术进步的速度,犹如一只无形的大手,推动了整个集成电路产业的强劲发展。

图为1965年4月19日,时任硅谷仙童半导体公司研发总监的戈登·摩尔在《电子学》杂志上大胆“预言”:半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍。

1965年4月19日,时任硅谷仙童半导体公司研发总监的戈登·摩尔在《电子学》杂志上大胆“预言”:半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍。这一天也就成为了摩尔定律的“生日”。10年后,已成为英特尔创始人之一的摩尔对“预言”进行了修正,把“每年增加一倍”改为“每两年增加一倍”。科技行业正式将其称之为“摩尔定律”。

图为世界上第一个晶体管。

摩尔定律中所提到的晶体管是手机、电脑等现代智能设备最基础的组成部分。把晶体管集成到一小块薄片上,就是微处理器。微处理器便是手机和电脑的核心部件。制作微处理器和晶体管最基本的材料是半导体,性价比最高的半导体是硅。如今,晶体管、微处理器和硅已经构成了现代所有生活的基石。这就是为何硅谷成了创造现代科技的核心区。

摩尔做出预言后,转身就投入到因特尔的创业上了。随着芯片行业竞争的加剧,摩尔定律逐渐成为鉴定芯片公司能否成活的标志。80多岁的摩尔曾说,一开始我只想记录下集成电路的发展历史,没想到它逐渐受到各大公司的认可,他们想办法来达到这样的速度,否则就会死掉。

1971年,因特尔的第一代微处理器包含2300个晶体管,单个晶体管要150美元,而现在因特尔酷睿i5处理器则包含超过10亿个晶体管,价格在0.0003美元左右。早期的晶体管有一个巴掌大,如今最小的晶体管只有14纳米。

摩尔定律是一种愿望,而不是自然规律。它的持续成功需要一大批人不懈奋斗,不断推进基本物理定律的发展。极致的创新带来的规律是半导体行业能不断提供性能更高、功耗更低、成本更低的产品。对于大众来说,可以在更短的周期里使用到更好的产品,而且并不用付出更多的费用。这是摩尔定律真正的价值所在。

摩尔定律的未来

50多年来,在摩尔定律影响下,个人计算机和智能手机迅速普及,互联网信息技术革命席卷全球。但如今,已经开始有迹象显示,如果硅晶体管继续微型化下去,将达到仅含有少量原子排列的维度。根据可见的物理极限判断,这种情况下晶体管和电子电路将无法有效工作。在这种发展趋势下,摩尔定律正在步入晚年,甚至有可能在接下来的十年内不复成立。

那么统治芯片发展行业的摩尔定律一旦失效,未来会不会很暗淡呢?

在摩尔定律思维下,未来当然暗淡。但人类从来不会固执一念,比如阿尔法狗的研发。围棋棋局的可能数量是10的170次方,单凭摩尔定律带来的海量计算资源是无能为力了,工程师可以通过其他方式研发出深度学习计算机——阿尔法狗。

因此,摩尔定律的结束,可能将开启一个新的时代。

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