第六百八十一章 摩尔定理（计算机）

仙童半导体公司戈登E摩尔认为，随着社会的发展，芯片的容量在集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月便会增加一倍。换言之，处理器的性能每隔两年翻一倍。

因为摩尔知道，社会在发展，人类对集成电路的需求在增加，同时集成电路的设计也越来越精细，所以增加是必然的。

但是，紧接着会有人问，这种增加会有个头吧。

摩尔认为，当然不会。

但有人还会紧追不舍的问，如果是集成电路小到一定程度，那容量就不会再增加了吧？

摩尔认为，社会只要还在发展，这种事情就不会有头，即使芯片最基本的单元太小，也会以一种其他形式继续储存，原子级别的单位不行的话，会用原子核的技术来储存。

摩尔定律的出现，是一个激励，明白电子行业必须要更新换代，不会轻易停止。如果不更新换代，就容易被淘汰，这是社会经济学的趋势。

但有人认为，

制造出的单个晶体管中，只有一小部分，只有百分之十至二十—能够真正发挥作用。将这样的六七个器件一起放在集成电路中，你一定会认为这些小问题会叠加，导致只有极少数的芯片能够正常使用。

摩尔认为，这一逻辑却是错误的。事实上，在制造含有8个晶体管的芯片时，能够正常使用的芯片比例与制作8个单个晶体管时的可使用比例是相近的。原因在于这种概率并不是针对单个晶体管而言的。缺陷会占用空间，而多种类型的缺陷会像飞溅的油漆一样随机分布。如果将两个晶体管紧密地放置在一起，单个晶体管自身的缺陷便可以同时影响两个晶体管。因此，将两个晶体管并排放在一起时由缺陷导致的失效风险与单独一个晶体管是相同的。

摩尔确信，最终一定能够证明集成工艺是经济合算的。

在1965年发表的论文中，为了证明集成电路拥有无限光明的未来，摩尔在一幅曲线图中按照先后顺序绘制了5个时间点。第一个时间点是仙童半导体公司首款平面晶体管问世，随后是公司的一系列集成电路产品推出的时间。摩尔采用的是半对数曲线图，其中一个轴是分度不均匀的对数坐标轴，另一个轴是分度均匀的普通坐标轴。指数函数在这种坐标图中会被显示为直线。而摩尔所画的，连接这5个时间点的线大约是一条倾斜的直线，其倾斜度恰好对应集成电路上每年翻倍的元件数量。

从这条小小的趋势线出发，摩尔作出了大胆的推断：这种翻倍现象将继续维持10年。他预测，到1975年时，集成电路上的元件数量可以从64个增加至6.5万个。实际上，摩尔的推测几乎完全正确。

摩尔于1968年离开仙童半导体公司，并与别人共同创立了英特尔公司。

而英特尔公司在1975年所筹备推出的一款电荷耦合器件（CCD）存储芯片中，大约有3.2个万元件——仅比摩尔的千倍增长预测结果少了一半。

不仅仅是半导体芯片，也包含了其他类型的存储方式。

除此以外，摩尔还能预测集成电路会相对便宜。

元件数量翻倍如何实现的问题。他提出，这一变化趋势是由3个因素决定的：越来越小的元件尺寸、不断增加的芯片面积和能够缩小多少晶体管之间的未使用面积。

但是对于英特尔公司当时正准备发布的CCD存储器，他认为精明性将很快不再发挥决定性作用。在CCD阵列中，所有器件均密密麻麻地排列成紧密的网格状，已经没有多余空间可进一步节省。

于是，摩尔预言，未来的翻倍趋势很快将只受两个因素驱动：更加微小的晶体管和更大面积的芯片。而后果便是翻倍速度将减半，元件数量从每年翻一倍减缓为每两年翻一倍。

在过去10年左右的这段时间里，摩尔定律在更大程度上是关乎成本的阐述，而非性能；我们制造尺寸更小的晶体管只是为了降低成本。但是，这并不代表目前的微处理器不及5或10年前的同类产品。这些年里，产品设计一直在不断进步。但是，绝大部分性能方面的进步还是源于更加低廉的晶体管所实现的多核集成。

摩尔定律始终在强调经济学方面的意义，原因就是该定律中一条非常重要但从未被广泛认可的内容：随着晶体管的尺寸越来越小，我们能够一直将每平方厘米成品硅片的制造成本年复一年地（至少到目前为止）维持在同一水平。摩尔所定义的这一成本约为每英亩十亿美元——虽然芯片制造商们几乎从未将英亩作为芯片面积的衡量单位。