摩爾定律

　　摩爾定律是由英特爾（Intel）創始人之一戈登?摩爾（GordonMoore）提出來的。其內容為：集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍，而價格下降一半；或者說，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18個月翻兩番。這一定律揭示了信息技術進步的速度。

　　1965年4月19日《電子學》雜志第114頁發表了一篇仙童公司工程師摩爾撰寫的題為“讓集成電路填滿更多的元件”的文章，文中預言半導體芯片上集成的晶體管和電阻數量將每年翻一番。

　　1975年，摩爾在IEEE的一次學術年會上提交了一篇論文，根據當時的實際情況對摩爾定律進行了修正，把“每年翻一番”改為“每兩年翻一番”，而現在普遍流行的說法是“每18個月翻一番”。但1997年9月摩爾在接受一次采訪時聲明他從來沒有說過“每18個月翻一番”。

　　加州理工學院的教授CarverMead也參與了摩爾定律的提出。摩爾表示，20年來，他對人們稱他為摩爾定律創始人的做法受之有愧。英特爾的前官員DavidHouse曾經推斷說，晶體管的數量每18個月翻番。實際上，芯片的性能每隔18個月翻番一次。摩爾強調說，他從來沒有說過18個月。

　　摩爾定律不適合于硬盤驅動器的容量或者其它設備之上。摩爾開玩笑的說：“摩爾定律已經被應用于任何呈現指數級增長的東西上面，我很高興因此而獲得好評。”

　　選擇硅的原因

　　這是一個材料科學上奇跡。硅是是一種很好的半導體（它能夠導電，但同時也可以控制的方式進行的），盡管收縮，硅的晶體結構仍然能保持完整。

　　摩爾定律現在失效了嗎？

　　盡管很多分析師與企業的官員已經放言摩爾定律將過時，但它可能仍然發揮作用。

　　一些人，比如惠普實驗室的StanWilliams與PhilKuekes認為，到2010年，晶體管的收縮將成為一個問題。因此，廠商需要找到新的替代材料，比如惠普的“縱橫制交換”（crossbarswitches）。

　　另外一些人，比如英特爾的科技戰略部主任PaoloGargini則宣稱，到2015年，制造商們才開始轉向混合芯片（hybridchips），比如結合了傳統晶體管元素與新出現材料，比如納米線的芯片。到2020年，新型芯片才會完全投入使用。

　　從理論的角度講，硅晶體管還能夠繼續縮小，直到4納米級別生產工藝出現為止，納米是衡量芯片的體積單位。一納米是一米的十億分之一。目前的芯片一般使用90納米工藝制造。預計時間可能在2023年左右。到那個時候，由于控制電流的晶體管柵極（transistorgate）以及氧化柵極（gateoxide）距離將非常貼近，因此，將發生電子漂移現象（electronsdrift）。如果發生這種情況，晶體管會失去可靠性，原因是晶體管會由此無法控制電子的進出，從而無法制造出1和0出來。

　　如果替代晶體管的材料永遠找不到，摩爾定律便會失效。

　　如果替代材料出現了，那么類似摩爾定律的規律將仍然出現。

　　現在，科學家們都在尋找最好的替代材料，碳納米管，硅納米線晶體管，分子開關（molecularcrossbars），相態變化材料（phasechangematerials），自旋電子（spintronics）目前都處于試驗階段。

　　盡管硅有局限性，但制造商與設計師們仍然喜歡這種材料。硅將繼續出現在某些設備當中。摩爾表示：“我認為，硅技術仍然是制造復雜微結構及材料的基本方法。”

　　翻番的作用

　　晶體管數量翻倍帶來的好處可以總結為：更快、更小、更便宜。根據摩爾定律，芯片設計師的主要任務便是縮小晶體管的大小，然后讓芯片能夠容納越多的晶體管。晶體管的增加可以讓設計師為芯片添加更多的功能，比如3D顯卡，從而節約成本。

　　晶體管的增加也能夠讓設計師將精力放在依靠芯片的總體性能上。由于新舊芯片的體積一樣，因此新款芯片的成本與舊款芯片一樣。另外，小的晶體管意味著電子不需要傳得過遠，從而提升了芯片的性能。

　　摩爾定律的影響

　　摩爾定律讓生產找到了提升其產品性能的途徑。18年前，“華爾街”這部電影里面的麥克爾道格拉斯拿的手機象一塊磚，而現在，晶體管數量的增加讓多功能手機得以出現，電視，7百萬象素照相機，MP3音樂播放器都能夠融于小小的一只手機當中。功能更加強大，價格更加便宜的芯片讓軟件開發商們得以開發出既時通訊，3D游戲以及網頁瀏覽器這樣的東西。將電流弄進晶體管相當困難，晶體管會發熱，這是一個問題。一些晶體管結構，譬如氧化柵極，僅有幾個原子那么薄，因此很容易漏電。

　　未來幾年，硅將應用到新地方。各種才起步的公司希望在墻壁上，家具中甚至野生動物身上嵌入傳感器。微流體芯片（MicrofluidicsChip）可以讓醫生用筆記本電腦獲知許多病人的身體狀況。在經濟方面僅有幾個行業會受此影響。汽車制造商們已經表示將會改造汽車內部的茶托（cupholders）以及汽車的外形，因為汽車的引擎不會朝令夕改。

　　專門衡量摩爾定律的一個規則叫做Rock定律。Rock定律說，芯片工廠的組裝成本每四年會翻番。現在，新的組裝工廠會耗資數十億美元。出于成本原因，絕大多數的芯片公司現在并不擁有組裝工廠。華爾街的分析師，未來學家，甚至芯片企業的官員一直在表示，高昂的成本將終結或者減弱摩爾定律的使用。

　　摩爾的預測

　　摩爾在文章中還預見到：電腦不僅可用來保存數據和作為強大的計算機器，一旦處理器晶片的功能象大型機一樣強勁，價格又非常之低時，電腦將會應用于社會的每個領域，如家庭電腦、手持電話等都會問世。信息的集中處理將為分散處理所取代，未來人們將生活在電腦無所不在的社會里．

　　摩爾預見了計算機時代的美好未來．科學需要預見，產業需要眼光．這兩者摩爾都具備了，所以他參與創辦了Intel公司，身體力行地去驗證了自己的預言，并使Intel公司在數年間就發展成為領導電腦工業潮流的全球性企業。

　　摩爾還預測過家用電腦以及電子表。上個世紀70年代初，在電子學雜志的，摩爾還預測了“奧弗辛斯基效應應用電子標準內存”（OvonicsUnifiedMemory）。但并不是摩爾說的每樣東西都變為了現實。他曾經預測說，現在的晶圓（wafers）直徑會達到56英寸，現在的晶圓直徑已經突破了12英寸。

　　在過去的幾十年里，計算機特別是微型計算機，它的微處理器以及許多新技術的發展速度均遵循摩爾定律的法則。摩爾定律現在已經被“移植”到許多新領域，如媒體傳播領域。Internet的發展也被人們認為遵循摩爾定律的規律。