紀(jì)念摩爾定律50周年

摘要：為紀(jì)念摩爾定律發(fā)表50周年，本文全面介紹了摩爾定律的最初提出，其一直作為信息技術(shù)工業(yè)的第一定律，它不僅有力地促進(jìn)了電子信息工業(yè)的快速發(fā)展，甚至深刻地改變了社會(huì)歷程和人類生活。今天摩爾定律正在接近它的終極，文章較詳細(xì)地描述了“后摩爾定律時(shí)代”的多元化技術(shù)發(fā)展。

摩爾定律的提出

　　1965年4月19日，曾創(chuàng)造了“electronics”一詞的美國(guó)著名電子技術(shù)雜志《Electronics》(《電子學(xué)》，早已停刋)刋載了一篇論文“Cramming More Components onto Integrated Circuits”(“讓集成電路裝進(jìn)更多的元器件”)，作者即Intel的合作創(chuàng)始人Gordon Moore(摩爾)[英特爾公司，1968年創(chuàng)立年?duì)I收2672美元，去年達(dá)559億美元，久執(zhí)世界半導(dǎo)體公司之牛耳。筆者插一句，創(chuàng)立時(shí)主要領(lǐng)導(dǎo)是摩爾和集成電路發(fā)明人之一的諾伊斯(R.N.Noyce)二人，原計(jì)劃起名“Moore Noyce”，認(rèn)為不太理想，且有“more noise”(更多噪聲)之諧音，故借助“Integrated Circuits”而取名“Intel”。格魯夫(A.Grove)是最早為數(shù)不多的的員工之一，多才多智，為公司克艱避難，快速發(fā)展屢著勞績(jī)，1976年升任公司首席運(yùn)營(yíng)官，1987年任總裁，1997年取代摩爾任董事長(zhǎng)，超前決策，威望夙著，有《高產(chǎn)出管理》一書問(wèn)世，風(fēng)靡一時(shí)，故后常把三人相提并論]。摩爾時(shí)任Fairchild Semiconductor(仙童半導(dǎo)體公司*)研究開發(fā)實(shí)驗(yàn)室主任，文章是應(yīng)《電子學(xué)》雜志成立35周年而寫。摩爾依據(jù)集成電路產(chǎn)業(yè)在1959年～1965年6年間的發(fā)展傾向，進(jìn)行了觀察、總結(jié)并預(yù)測(cè)：“至少今后10年間(集成電路的集成度)將以每年翻番的速度前進(jìn)(圖1)?！?/p>

　　集成電路于1959年研發(fā)成功，大約是5個(gè)元器件，1965年時(shí)單塊集成電路上也不過(guò)集成了30個(gè)元器件，摩爾推斷10年后到1975年時(shí)可增長(zhǎng)到6萬(wàn)個(gè)。雜志刊載的原文是這樣的：“These「1965」were the very early days of integrated circuits that typically 30 components and I could see in the lab, we had something with 60 components that would be launch in the next years”，“So I looked back and saw that we had pretty much doubled the components every year, so I took this and extrapolated for the next ten years to 60,000.”

　　實(shí)際那時(shí)集成電路問(wèn)世不久，可增長(zhǎng)十分迅速，摩爾觀察時(shí)間并不算長(zhǎng)，資料基礎(chǔ)不扎實(shí)，故而只是連自己信心都不強(qiáng)的大致推算，他說(shuō)：“It got the idea across，but I didn’t expect it to be precise.”“I cou1d just see the trends ear1ier than some others，someone ca11ed it Moore’s Law. ”當(dāng)時(shí)在雜志上發(fā)表后，讀者也沒(méi)什么反響。但是，隨著時(shí)間的前進(jìn)，Intel公司的堅(jiān)持，集成電路產(chǎn)業(yè)的實(shí)際發(fā)展，多少年來(lái)的事實(shí)證明摩爾的預(yù)測(cè)是準(zhǔn)確的，且一直沿用至今，將它視為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的核心動(dòng)力，被譽(yù)為IT(信息技術(shù))產(chǎn)業(yè)的第一定律。摩爾是比人看得早一點(diǎn)，反映了摩爾的過(guò)人洞察力和預(yù)見(jiàn)性。

　　摩爾定律通常的表達(dá)方式有二：(1)集成電路上集成的元器件數(shù)量每隔18個(gè)月翻一番;(2)微處理器的性能每隔18個(gè)月提高一倍，而價(jià)格下降一半。兩種表達(dá)的內(nèi)涵大同小異，第二種表達(dá)加上了價(jià)格的因素(當(dāng)然很重要)，二者最大的一致是都說(shuō)“18個(gè)月(一年半)”而非摩爾所說(shuō)的“每年翻番”。的確，“摩爾定律”這一概念的提出并不是摩爾自己，摩爾也說(shuō)是“someone ca11ed it Moore’s Law.” 摩爾反倒說(shuō)過(guò)：同在Intel工作的Dave House曾經(jīng)提出，“計(jì)算機(jī)的功率大約每l8個(gè)月翻一番”，因而摩爾認(rèn)為“18個(gè)月翻番”的提法應(yīng)歸功于他。今天通用的“18個(gè)月翻番”的提法究竟是否即由此而來(lái)，筆者查閱了不少資料，還是不無(wú)歉意地難道其詳。

摩爾定律的發(fā)展

　　摩爾定律提出以后包括摩爾在內(nèi)一直在進(jìn)行修正，據(jù)報(bào)道，1975年摩爾即在IEEE年會(huì)上提交了論文，根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際的發(fā)展情況即對(duì)增長(zhǎng)率作了重新審定和修正，他說(shuō)：“from l975 it was doubling every couple of years rather than every year”(l975年后兩年翻一番)。筆者所見(jiàn)的具體報(bào)道是這樣的：按集成電路的集成度計(jì)算，1965年～1970年間其上的晶體管數(shù)是每年翻一番，l970年～2003年間為1.5年～2年翻一番，2003年～2009年間2年翻一番，往后將是3年翻一番?！度战?jīng)電子學(xué)》最新報(bào)道則說(shuō)：從摩爾定律提出以后，集成度增速曾被修正為“2年2倍”(即2年翻番)和“1.5年2倍”(1年半翻番)等。總之，摩爾定律提出的增長(zhǎng)率從未停止過(guò)，只是速度在趨緩罷了。