今年是摩爾法則(Moore’s law)問(wèn)世50周年，這一法則的誕生是半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。50年來(lái)，摩爾法則不僅揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度，而且還揭示了計(jì)算機(jī)學(xué)科的內(nèi)涵及其發(fā)展規(guī)律?？萍冀绾推髽I(yè)界日前在美國(guó)加州山景城計(jì)算機(jī)歷史博物館為此舉辦了一場(chǎng)隆重的紀(jì)念活動(dòng)。
摩爾法則是由美國(guó)英特爾公司三個(gè)聯(lián)合創(chuàng)始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore,1929-)于1965年提出的。當(dāng)時(shí)，任硅谷仙童半導(dǎo)體公司研發(fā)總監(jiān)的摩爾在《電子學(xué)》(Electronics)雜志上發(fā)表論文預(yù)言，計(jì)算機(jī)芯片上集成的晶體管數(shù)目將每年增加一倍而芯片成本將維持不變，性能也將提升一倍;這種趨勢(shì)將會(huì)持續(xù)10年。到了1975年，他在電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)的學(xué)術(shù)年會(huì)上提交論文再次預(yù)言，硅芯片上的晶體管數(shù)目現(xiàn)在將每?jī)赡暝黾右槐?，因?yàn)樵谝粋€(gè)芯片上填充更多晶體管的成本在不斷上漲;但是那一趨勢(shì)一直持續(xù)到了今天，因?yàn)閺纳鲜兰o(jì)60年代末期起，晶體管的成本就已經(jīng)大大地下降了。值得指出的是，摩爾法則并不是物理法則，也不是一個(gè)科學(xué)理論，而是對(duì)發(fā)展趨勢(shì)的一種分析預(yù)測(cè)。
當(dāng)摩爾提出這一法則時(shí)，集成電路問(wèn)世剛剛6年;他所在的實(shí)驗(yàn)室也只能將50個(gè)晶體管和電阻集成在一個(gè)芯片上。摩爾當(dāng)時(shí)的預(yù)測(cè)非常具有前瞻性。在計(jì)算機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，50年來(lái)的事實(shí)證明，摩爾的預(yù)言總是準(zhǔn)確的;目前英特爾的芯片已擁有數(shù)十億個(gè)晶體管。盡管翻一番的周期已經(jīng)從最初的1年增加到了如今的兩年，但摩爾法則依然有效, 而且成為推動(dòng)計(jì)算機(jī)芯片業(yè)發(fā)展的一大動(dòng)力。
這50年里，摩爾法則成為了信息技術(shù)發(fā)展的指路明燈。計(jì)算機(jī)從神秘不可近的龐然大物變成多數(shù)人都不可或缺的工具，信息技術(shù)由實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入無(wú)數(shù)個(gè)普通家庭，因特網(wǎng)將全世界聯(lián)系起來(lái)，多媒體視聽(tīng)設(shè)備豐富著每個(gè)人的生活。這一法則決定了信息技術(shù)的變化在加速，產(chǎn)品的變化也越來(lái)越快。人們已看到，技術(shù)與產(chǎn)品的創(chuàng)新大致按照它的節(jié)奏，超前者多數(shù)成為先鋒，而落后者容易被淘汰。
這一切背后的動(dòng)力都是半導(dǎo)體芯片。如果按照舊有方式將晶體管、電阻和電容分別安裝在電路板上，那么不僅個(gè)人電腦和移動(dòng)通信不會(huì)出現(xiàn)，連基因組研究、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造等新科技更不可能問(wèn)世。有關(guān)專(zhuān)家指出,摩爾法則已不僅僅是針對(duì)芯片技術(shù)的法則;不久的將來(lái)，它有可能擴(kuò)展到無(wú)線技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、傳感器技術(shù)等領(lǐng)域，成為人們?cè)谖粗I(lǐng)域探索和創(chuàng)新的指導(dǎo)思想。
由于芯片技術(shù)的快速發(fā)展, 摩爾法則受到了一定的限制，主要包括隨著更多的晶體管被裝入芯片當(dāng)中就會(huì)出現(xiàn)電子能量外泄和熱量散發(fā)的現(xiàn)象。摩爾曾經(jīng)表示, 隨著越來(lái)越多的集成電路被集中到小小的空間之內(nèi),設(shè)計(jì)人員必須集中精力研究克服能量外泄和減少散熱的課題。
毫無(wú)疑問(wèn)，摩爾法則對(duì)整個(gè)世界意義深遠(yuǎn)。不過(guò)，隨著晶體管電路逐漸接近性能極限，這一法則將會(huì)走到盡頭。摩爾法則何時(shí)失效?專(zhuān)家們對(duì)此眾說(shuō)紛紜。早在1995年在芝加哥舉行信息技術(shù)國(guó)際研討會(huì)上，美國(guó)科學(xué)家和工程師杰克·基爾比表示，5納米處理器的出現(xiàn)或?qū)⒔K結(jié)摩爾法則。中國(guó)科學(xué)家和未來(lái)學(xué)家周海中在此次研討會(huì)上預(yù)言，由于納米技術(shù)的快速發(fā)展，30年后摩爾法則很可能就會(huì)失效。2012年，日裔美籍理論物理學(xué)家加來(lái)道雄在接受智囊網(wǎng)站采訪時(shí)稱(chēng)，“在10年左右的時(shí)間內(nèi)，我們將看到摩爾法則崩潰。”前不久，摩爾本人認(rèn)為這一法則到2020年的時(shí)候就會(huì)黯然失色。一些專(zhuān)家指出，即使摩爾法則壽終正寢，信息技術(shù)前進(jìn)的步伐也不會(huì)變慢。
不管怎樣，摩爾法則50年來(lái)一直引領(lǐng)著信息技術(shù)向前發(fā)展，而整個(gè)科技進(jìn)程也沿著它的預(yù)測(cè)前進(jìn)。摩爾所作出卓越的豐功偉績(jī)已載入世界科技史冊(cè),并將永遠(yuǎn)激勵(lì)人們科技創(chuàng)新，使生活變得更加美好。
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