起底“摩爾定律”：技術(shù)預(yù)測、商業(yè)廣告還是謊言？

1965年4月19日，彼時的老牌專業(yè)雜志《電子學(xué)》發(fā)布了一篇名為“讓集成電路填滿更多的元件”的評論文章。在這篇文章中，撰稿人戈登·摩爾根據(jù)自己觀察的前幾年行業(yè)規(guī)律提出了一個知名的預(yù)言：“在最小成本的前提下，集成電路所含有的元件數(shù)量大約每年便能增加一倍（原文：The complexity for minimum component costs has increased at a rate of roughly a factor of two per year ，引自Intel官網(wǎng)相關(guān)文章）”。

當(dāng)然，稍微關(guān)注消費(fèi)電子領(lǐng)域的朋友們聽到這句話，應(yīng)該都能反應(yīng)過來了——沒錯，這就是大名鼎鼎的“摩爾定律”。而且準(zhǔn)確來說，這才是摩爾定律最初、也最原本的意思。至于大家可能更熟悉的“每18個月，電子計算機(jī)的性能提升一倍，或者價格下降一半”，那其實是后人從“摩爾定律”中穿鑿附會而來，“18個月”并非摩爾的本意，“性能或價格”更不是他關(guān)注的重點(diǎn)。

那么，為什么我們要在今天詳細(xì)地重提摩爾定律呢？一方面是應(yīng)讀者們的要求進(jìn)行這方面的科普。另一方面更因為在準(zhǔn)備相關(guān)材料時，我們?nèi)咨畹木庉媯円庾R到，人們對于這條幾十年前的半導(dǎo)體行業(yè)“金科玉律”，時至今日實在是有著太多太多的誤解、扭曲甚至是刻意附會，因此在經(jīng)過商議之后，我們決定用這篇文章來盡可能地給大家詳述“摩爾定律”的意義、影響，以及它所謂的“失效”和對我們大眾消費(fèi)者所造成的實際影響。

• 摩爾定律，其實它根本就不是一個定律

首先，我們希望大家明白一件事——盡管我們?yōu)榱藗鞑ズ屠斫馍系姆奖?，使用了“摩爾定律”這個名稱。但實際上“摩爾定律”并不是一個真正的科學(xué)定律！

當(dāng)然，我們不否認(rèn)“摩爾定律”的提出者戈登·摩爾作為全世界半導(dǎo)體行業(yè)的先驅(qū)，作為曾經(jīng)有名的“仙童八叛徒”以及當(dāng)今芯片巨頭英特爾的創(chuàng)始人之一，老先生本人的權(quán)威當(dāng)然是非常高的。但是，即便如此，他所提出的“摩爾定律”依然不是客觀存在的自然規(guī)律，只是一種經(jīng)驗主義的說法。注意，這可不是我們說的，而是英特爾方面的說法。用英特爾官網(wǎng)上的的原話來說，包含著“摩爾定律”原句的那篇文章（讓集成電路填滿更多的元件），本質(zhì)上也只不過是“專家對未來的愿景（The experts look ahead）”而已。

明白了這個道理，那么所謂“摩爾定律的有效性”其實就變成了一個非常吊詭的事情。首先，回顧歷史，我們會發(fā)現(xiàn)摩爾定律其實在傳播的過程中經(jīng)歷過多次“修正”。首先是在1975年，摩爾自己在將“摩爾定律”寫成論文提交給IEEE國際電子組件大會時，便將原本理論中的“一年增加一倍”改成了“兩年增加一倍”——據(jù)他自己說，這是“根據(jù)當(dāng)時的實際情況進(jìn)行了改動”。而許多人現(xiàn)在所熟悉的“每十八個月增加一倍”，則又是后來的英特爾CEO大衛(wèi)·豪斯在摩爾定律基礎(chǔ)上所做的“魔改”——而且，豪斯不僅將時間改成了十八個月，還將“元件數(shù)量增加一倍”曲解成了“性能提高一倍”。

奔騰4處理器的晶體管數(shù)量是符合摩爾定律的，但它的性能顯然并不符合這一規(guī)律

對于半導(dǎo)體產(chǎn)品來說，晶體管數(shù)量翻番是不是一定就會帶來性能翻倍呢？稍有常識的人都知道不一定。但是，經(jīng)過大衛(wèi)·豪斯這么一解釋，“摩爾定律”的整個內(nèi)涵其實就悄然發(fā)生了極大的改變：

如果說，原始的“摩爾定律”還只不過是一名行業(yè)專家對于業(yè)內(nèi)生產(chǎn)工藝的一種推論，那么扯上了“性能”之后的摩爾定律，就已經(jīng)變成了半導(dǎo)體行業(yè)自我標(biāo)榜的一種符號——我很先進(jìn)，因為我一直在進(jìn)步。與此同時，它也無形中給了商家說服消費(fèi)者換機(jī)的理由——根據(jù)摩爾定律，老舊的電腦/手機(jī)/游戲機(jī)淘汰起來是很快噠，所以趕緊買新的吧！

• 商業(yè)化時代的摩爾定律：它早已成為了一種促銷手段

當(dāng)然，不可否認(rèn)的是，由于摩爾定律作為半導(dǎo)體行業(yè)“規(guī)則”的存在，它客觀上曾經(jīng)在很長一段時間里促進(jìn)了整個半導(dǎo)體行業(yè)的自我進(jìn)步，但是，自從“摩爾定律”和消費(fèi)電子、和商家們促進(jìn)消費(fèi)的心理扯上了關(guān)系，為了讓普通的消費(fèi)者能夠認(rèn)同這個原本很嚴(yán)肅但其實并不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹岸伞保袠I(yè)大佬們可謂是煞費(fèi)苦心——一方面，他們將摩爾定律中的“元器件數(shù)量”異化成了“性能”，另一方面又反復(fù)倒騰原本“在最優(yōu)的成本下”這句話，將它歪曲解釋成了“半導(dǎo)體產(chǎn)品（乃至最終的電腦）的價格”。然而，即便如此，所謂“計算機(jī)的性能每十八個月就翻一番，或者價格降低一半”這樣的言論看起來依然不夠有說服力——特別是這個所謂的“性能”，到底要如何才能讓潛在的消費(fèi)者更直觀地感受到呢？

這個時候，有趣的事情就發(fā)生了——當(dāng)計算機(jī)CPU還處在單核時代時，廠商們用主頻指代了性能；當(dāng)計算機(jī)CPU開始進(jìn)入雙核、四核時代時，“制程數(shù)字”被拿來作為摩爾定律的直接指標(biāo)；而到了如今，當(dāng)主頻、制程的提升都變得越來越困難時，“對飚核心數(shù)量、比拼XXXX跑分軟件的成績”又似乎成為了“證明”新時代摩爾定律依然有效的證據(jù)。

基于Intel Xeon W3175X 28核處理器和兩塊RTX2080Ti顯卡的最強(qiáng)個人工作站，價格嘛…………

當(dāng)然，這樣變來變?nèi)サ男麄鞑呗?，也同時帶來了一些令人意想不到的負(fù)面效果——那就是所謂“摩爾定律的失效”。在十幾年前，當(dāng)奔騰4處理器的主頻無法再提升的時候，人們開始質(zhì)疑“摩爾定律是不是已經(jīng)失效了”？在幾年前，當(dāng)Intel聲明新半導(dǎo)體工藝的部署速度已無法再跟上“Tick-Tock”戰(zhàn)略的節(jié)奏時，又有一些磚家學(xué)者開始聲稱摩爾定律已到極限。至于今天，當(dāng)我們看到諸如i9-9990XE、RTX Titan這樣的旗艦硬件產(chǎn)品相比上一代價格大幅上升時，相信也會有普通消費(fèi)者產(chǎn)生這樣的疑問：不是說好的十八個月之后硬件性能翻倍而價格不變么？是不是摩爾定律早已失效了？

• 摩爾定律失效了？技術(shù)上沒有，但實際上早已發(fā)生

其實，原始的摩爾定律本來就是一種粗暴簡單的猜測，它不是什么客觀規(guī)律。自然也不存在有效沒效——之所以在過去的幾十年里摩爾定律被大抵認(rèn)為有效，一方面是源自戈登·摩爾本身的名人效應(yīng)使人們選擇性忽略了它的反例；而更重要的原因，則在于包括Intel、臺積電、AMD在內(nèi)的一系列相關(guān)廠商實際上是在主動用自己的產(chǎn)品規(guī)劃去“支撐”著摩爾定律——支撐著大眾消費(fèi)者對于消費(fèi)電子的信仰。說得更直白一點(diǎn)，就算有一天，半導(dǎo)體制程真的到達(dá)了物理極限，CPU廠商們也一樣能夠通過多層堆疊之類的技術(shù)繼續(xù)造出更大、更強(qiáng)的產(chǎn)品，繼續(xù)“證明”摩爾定律依然有效。

但是，你知道么？如果按照現(xiàn)代商業(yè)化的思路來解釋的話，其實摩爾定律是早就“失效”了的！

這是什么道理呢？很簡單，這么多年來，半導(dǎo)體巨頭們一直以他們所理解的摩爾定律，告訴我們3C產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步極快、性能一年翻一番、早買早享受、晚買享折扣……但實際上，他們口中的“性能”更多地只是一種理論上的算力，而并不是消費(fèi)者能夠?qū)嶋H感受到的流暢度。

IBM 5100型電腦，在那個時代，所有的電腦用戶必然都是大神

之所以會發(fā)生這種現(xiàn)象，到還不是芯片廠商們的“鍋”，而是我們?nèi)祟惖亩栊允谷唬涸诟甑恰つ査幍哪甏ㄉ蟼€世紀(jì)60-70年代），計算機(jī)并不普及，而當(dāng)時能夠接觸到計算機(jī)的人、不是軍方的高級技術(shù)兵、就是各大科研機(jī)構(gòu)的研究員。他們用著極為復(fù)雜的機(jī)器碼，寫出晦澀難懂但運(yùn)行效率極高的程序，以便它們可以在當(dāng)時機(jī)能孱弱的電腦上運(yùn)行。

尼克勞斯·維爾特，他同時也是一位知名的軟件大神，自然有資格批評現(xiàn)在的程序員

但是，當(dāng)時間來到上世紀(jì)90年代，情況已經(jīng)不一樣了：電子游戲、聊天軟件、在線多媒體應(yīng)用成為了電腦使用者當(dāng)中最主流的程序表現(xiàn)形式，但一年到兩年一換代的個人電腦卻反而讓專職的程序員們開始變得懶惰。1995年，計算機(jī)科學(xué)家尼克勞斯·維爾特觀察到，由于程序員愈發(fā)懶于優(yōu)化、軟件愈發(fā)龐大臃腫、加上快速的開發(fā)周期帶來程序質(zhì)量的下降、以及軟件公司管理的種種問題，軟件速度的減慢已經(jīng)抵消了硬件速度的提升，因此計算機(jī)系統(tǒng)一面遵守“摩爾定律”提升理論性能，一方面在實際的消費(fèi)者可感知的性能上是不升反降的。對此，維爾特刻意用調(diào)侃“摩爾定律”的方式來命名自己的發(fā)現(xiàn)，將其稱之為“維爾特定律”，其內(nèi)容可以簡單地概括如下：

“軟件變慢的速度永遠(yuǎn)快過硬件變快的速度。”