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4月19日是摩爾定律的50歲“生日”。50年前,時(shí)任硅谷仙童半導(dǎo)體公司研發(fā)總監(jiān)的戈登·摩爾在《電子學(xué)》雜志上發(fā)表文章大膽“預(yù)言”:半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量將每年增加一倍。10年后,已成為英特爾創(chuàng)始人之一的摩爾對(duì)“預(yù)言”進(jìn)行了修正,把“每年增加一倍”改為“每?jī)赡暝黾右槐丁。也正是在這一年,科技業(yè)界將摩爾的“預(yù)言”正式稱為“摩爾定律”。50年來,這一看似簡(jiǎn)單的“預(yù)言”猶如一只無形的大手,推動(dòng)了整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)勁發(fā)展。
從內(nèi)容上看,摩爾定律是在觀察研究硅晶片光刻工藝的基礎(chǔ)上,對(duì)行業(yè)發(fā)展成果的總結(jié)和預(yù)測(cè)。隨著硅晶片光刻工藝的不斷提高,構(gòu)成集成電路的元器件密度也會(huì)相應(yīng)提高,更大規(guī)模的集成電路生產(chǎn)成為可能,從而極大提高了計(jì)算機(jī)的性能。但是,人們很快發(fā)現(xiàn),摩爾定律不僅適用于對(duì)集成電路芯片的描述,還精確地“預(yù)言”了計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力和磁盤存儲(chǔ)容量的發(fā)展趨勢(shì)。許多科技企業(yè)發(fā)現(xiàn),只要與摩爾定律的預(yù)測(cè)保持緊密同步,就能更好地利用半導(dǎo)體技術(shù)優(yōu)勢(shì),不斷加快技術(shù)創(chuàng)新步伐,在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。
從1958年第一個(gè)只包含一個(gè)雙極性晶體管、三個(gè)電阻和一個(gè)電容的集成電路問世,到如今動(dòng)輒包含十億個(gè)晶體管的處理器芯片,短短50多年時(shí)間,集成電路產(chǎn)業(yè)以前所未有的規(guī)模飛速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì),2014年,半導(dǎo)體生產(chǎn)商共制造了250萬(wàn)兆個(gè)晶體管,平均每秒有8萬(wàn)億個(gè)晶體管問世。更重要的是,晶體管在升級(jí)的同時(shí)價(jià)格也在不斷下降,普羅大眾得以在相對(duì)低廉的價(jià)格下享受尖端的科技成果。
在摩爾定律影響下,個(gè)人計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)迅速普及,互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)革命席卷全球。但是,有跡象顯示,如果硅晶體管繼續(xù)微型化下去,將達(dá)到僅含有少量原子排列的維度。根據(jù)可見的物理極限判斷,這種情況下晶體管和電子電路將無法有效工作。許多專家認(rèn)為,從這一趨勢(shì)來看,摩爾定律正在步入晚年,甚至有可能在接下來的十年內(nèi)不復(fù)成立。
那么,下一個(gè)摩爾定律會(huì)在哪兒呢?業(yè)界分析認(rèn)為,它可能出現(xiàn)在擁有類人認(rèn)知能力的高能效計(jì)算機(jī)上。按照摩爾定律的預(yù)測(cè),到2018年時(shí),單一芯片上的電晶體數(shù)量將超越人類大腦的腦細(xì)胞數(shù)量,機(jī)器具備感情已有了物理基礎(chǔ)。事實(shí)上,許多計(jì)算機(jī)工程師也正努力從生物大腦的運(yùn)轉(zhuǎn)方式中汲取靈感,或在新材料、新元件的研發(fā)方面另辟新路。
任何一個(gè)定律都有其適用性和生命周期,但摩爾定律所追求的極致創(chuàng)新精神,卻一直激勵(lì)著人們挑戰(zhàn)極限。無論是硬件還是軟件的創(chuàng)新,都有可能為摩爾定律補(bǔ)位,進(jìn)而改變科技產(chǎn)業(yè)和整個(gè)世界。