摩尔定律还有效吗?

摩尔定律还有效吗

什么是摩尔定律

摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出来的。其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔 18-24 个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔 18-24 个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。

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戈登·摩尔的发现不基于任何特定的科学或工程理论,只是真实情况的影射总结。硅芯片行业注意到了这个定律,没有简单把它当作一个描述的、预言性质的观察,而是作为一个说明性的,重要的规则,整个行业努力的目标。

尽管这种趋势已经持续了超过半个世纪,摩尔定律仍应该被认为是观测或推测,而不是一个物理或自然法。预计定律将持续到至少 2015 年或 2020 年。然而,2010 年国际半导体技术发展路线图的更新增长已经放缓在 2013 年年底,之后的时间里晶体管数量密度预计只会每三年翻一番。

摩尔定律的困难

物理限制

现在的晶体管已经做到了 14nm 级别,几乎比许多病毒还要小。如果按照摩尔定律继续发展下去,到 2020 年,我们将可以做到 2-3 nm 级别。但是恐怕不能。到了那样的级别,电子的行为将受限于量子的不确定性,晶体管将变得不可靠。在这样的前景下,尽管这方面已经有无数研究,但目前人们仍然无法找到可以替代如今的硅片技术的新的材料或技术。

移动化趋势

除了发热,摩尔定律遇到的第二大挑战是,计算设备走向移动化。

25 年前,计算机的概念只包括台式电脑和笔记本电脑,超级电脑和数据中心基本上使用的是和台式和笔记本电脑一样的微处理器,不过就是数量多了些。但是现在,计算机的概念早已进行了延伸,智能手机、平板电脑、智能手表和其他可穿戴设备等都是新的计算设备,而这些新式计算设备对处理器的需求与其前辈电脑差别非常大。

移动应用和数据都已经向云端的服务器转移,云服务器对于微处理器的要求更高更严格,这对传统的芯片制造商产生了很大影响,里德举例说:“谷歌(微博)和亚马逊要买什么,对于英特尔决定制造什么产品有巨大的影响。”

对于移动设备,电池续航能力的重要性更加凸显,典型的智能手机的语音电话、Wi-Fi 连接、蓝牙、GPS、感知触摸、磁场甚至指纹识别都是要耗电的,而且,移动设备还需要内置特殊功能的电路,用来管理电源和能耗,以保证以上各个功能不快速把电池耗尽。

光明的 IT 前景

尽管摩尔定律已经走向黄昏,但这并不意味着半导体行业停止了发展。丹尼尔·里德将之与飞机制造行业进行比较:“现在的波音 787 并不比上世纪 50 年代的波音 707 快多少——但这两个型号的飞机可差太多了,波音 787 的创新体现在其他地方,比如全电子控制、碳纤维机身等,计算机行业也是如此,创新将会继续,但是会体现在更细小和更复杂的地方。”

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