第五百八十七章 摩爾定理（計(jì)算機(jī)）

　　仙童半導(dǎo)體公司戈登?E?摩爾認(rèn)為，隨著社會的發(fā)展，芯片的容量在集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目在大約每經(jīng)過18個(gè)月便會增加一倍。換言之，處理器的性能每隔兩年翻一倍。

　　因?yàn)槟栔?，社會在發(fā)展，人類對集成電路的需求在增加，同時(shí)集成電路的設(shè)計(jì)也越來越精細(xì)，所以增加是必然的。

　　但是，緊接著會有人問，這種增加會有個(gè)頭吧。

　　摩爾認(rèn)為，當(dāng)然不會。

　　但有人還會緊追不舍的問，如果是集成電路小到一定程度，那容量就不會再增加了吧？

　　摩爾認(rèn)為，社會只要還在發(fā)展，這種事情就不會有頭，即使芯片最基本的單元太小，也會以一種其他形式繼續(xù)儲存，原子級別的單位不行的話，會用原子核的技術(shù)來儲存。

　　摩爾定律的出現(xiàn)，是一個(gè)激勵，明白電子行業(yè)必須要更新?lián)Q代，不會輕易停止。如果不更新?lián)Q代，就容易被淘汰，這是社會經(jīng)濟(jì)學(xué)的趨勢。

　　但有人認(rèn)為，

　　制造出的單個(gè)晶體管中，只有一小部分，只有百分之十至二十—能夠真正發(fā)揮作用。將這樣的六七個(gè)器件一起放在集成電路中，你一定會認(rèn)為這些小問題會疊加，導(dǎo)致只有極少數(shù)的芯片能夠正常使用。

　　摩爾認(rèn)為，這一邏輯卻是錯誤的。事實(shí)上，在制造含有8個(gè)晶體管的芯片時(shí)，能夠正常使用的芯片比例與制作8個(gè)單個(gè)晶體管時(shí)的可使用比例是相近的。原因在于這種概率并不是針對單個(gè)晶體管而言的。缺陷會占用空間，而多種類型的缺陷會像飛濺的油漆一樣隨機(jī)分布。如果將兩個(gè)晶體管緊密地放置在一起，單個(gè)晶體管自身的缺陷便可以同時(shí)影響兩個(gè)晶體管。因此，將兩個(gè)晶體管并排放在一起時(shí)由缺陷導(dǎo)致的失效風(fēng)險(xiǎn)與單獨(dú)一個(gè)晶體管是相同的。

　　摩爾確信，最終一定能夠證明集成工藝是經(jīng)濟(jì)合算的。

　　在1965年發(fā)表的論文中，為了證明集成電路擁有無限光明的未來，摩爾在一幅曲線圖中按照先后順序繪制了5個(gè)時(shí)間點(diǎn)。第一個(gè)時(shí)間點(diǎn)是仙童半導(dǎo)體公司首款平面晶體管問世，隨后是公司的一系列集成電路產(chǎn)品推出的時(shí)間。摩爾采用的是半對數(shù)曲線圖，其中一個(gè)軸是分度不均勻的對數(shù)坐標(biāo)軸，另一個(gè)軸是分度均勻的普通坐標(biāo)軸。指數(shù)函數(shù)在這種坐標(biāo)圖中會被顯示為直線。而摩爾所畫的，連接這5個(gè)時(shí)間點(diǎn)的線大約是一條傾斜的直線，其傾斜度恰好對應(yīng)集成電路上每年翻倍的元件數(shù)量。

　　從這條小小的趨勢線出發(fā)，摩爾作出了大膽的推斷：這種翻倍現(xiàn)象將繼續(xù)維持10年。他預(yù)測，到1975年時(shí)，集成電路上的元件數(shù)量可以從64個(gè)增加至6.5萬個(gè)。實(shí)際上，摩爾的推測幾乎完全正確。

　　摩爾于1968年離開仙童半導(dǎo)體公司，并與別人共同創(chuàng)立了英特爾公司。

　　而英特爾公司在1975年所籌備推出的一款電荷耦合器件（CCD）存儲芯片中，大約有3.2個(gè)萬元件——僅比摩爾的千倍增長預(yù)測結(jié)果少了一半。

　　不僅僅是半導(dǎo)體芯片，也包含了其他類型的存儲方式。

　　除此以外，摩爾還能預(yù)測集成電路會相對便宜。

　　元件數(shù)量翻倍如何實(shí)現(xiàn)的問題。他提出，這一變化趨勢是由3個(gè)因素決定的：越來越小的元件尺寸、不斷增加的芯片面積和能夠縮小多少晶體管之間的未使用面積。

　　但是對于英特爾公司當(dāng)時(shí)正準(zhǔn)備發(fā)布的CCD存儲器，他認(rèn)為精明性將很快不再發(fā)揮決定性作用。在CCD陣列中，所有器件均密密麻麻地排列成緊密的網(wǎng)格狀，已經(jīng)沒有多余空間可進(jìn)一步節(jié)省。

　　于是，摩爾預(yù)言，未來的翻倍趨勢很快將只受兩個(gè)因素驅(qū)動：更加微小的晶體管和更大面積的芯片。而后果便是翻倍速度將減半，元件數(shù)量從每年翻一倍減緩為每兩年翻一倍。

　　在過去10年左右的這段時(shí)間里，摩爾定律在更大程度上是關(guān)乎成本的闡述，而非性能；我們制造尺寸更小的晶體管只是為了降低成本。但是，這并不代表目前的微處理器不及5或10年前的同類產(chǎn)品。這些年里，產(chǎn)品設(shè)計(jì)一直在不斷進(jìn)步。但是，絕大部分性能方面的進(jìn)步還是源于更加低廉的晶體管所實(shí)現(xiàn)的多核集成。

　　摩爾定律始終在強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)學(xué)方面的意義，原因就是該定律中一條非常重要但從未被廣泛認(rèn)可的內(nèi)容：隨著晶體管的尺寸越來越小，我們能夠一直將每平方厘米成品硅片的制造成本年復(fù)一年地（至少到目前為止）維持在同一水平。摩爾所定義的這一成本約為每英畝十億美元——雖然芯片制造商們幾乎從未將英畝作為芯片面積的衡量單位。