紀念摩爾定律50周年

摘要：為紀念摩爾定律發(fā)表50周年，本文全面介紹了摩爾定律的最初提出，其一直作為信息技術工業(yè)的第一定律，它不僅有力地促進了電子信息工業(yè)的快速發(fā)展，甚至深刻地改變了社會歷程和人類生活。今天摩爾定律正在接近它的終極，文章較詳細地描述了“后摩爾定律時代”的多元化技術發(fā)展。

摩爾定律的提出

　　1965年4月19日，曾創(chuàng)造了“electronics”一詞的美國著名電子技術雜志《Electronics》(《電子學》，早已停刋)刋載了一篇論文“Cramming More Components onto Integrated Circuits”(“讓集成電路裝進更多的元器件”)，作者即Intel的合作創(chuàng)始人Gordon Moore(摩爾)[英特爾公司，1968年創(chuàng)立年營收2672美元，去年達559億美元，久執(zhí)世界半導體公司之牛耳。筆者插一句，創(chuàng)立時主要領導是摩爾和集成電路發(fā)明人之一的諾伊斯(R.N.Noyce)二人，原計劃起名“Moore Noyce”，認為不太理想，且有“more noise”(更多噪聲)之諧音，故借助“Integrated Circuits”而取名“Intel”。格魯夫(A.Grove)是最早為數(shù)不多的的員工之一，多才多智，為公司克艱避難，快速發(fā)展屢著勞績，1976年升任公司首席運營官，1987年任總裁，1997年取代摩爾任董事長，超前決策，威望夙著，有《高產(chǎn)出管理》一書問世，風靡一時，故后常把三人相提并論]。摩爾時任Fairchild Semiconductor(仙童半導體公司*)研究開發(fā)實驗室主任，文章是應《電子學》雜志成立35周年而寫。摩爾依據(jù)集成電路產(chǎn)業(yè)在1959年～1965年6年間的發(fā)展傾向，進行了觀察、總結并預測：“至少今后10年間(集成電路的集成度)將以每年翻番的速度前進(圖1)。”

　　集成電路于1959年研發(fā)成功，大約是5個元器件，1965年時單塊集成電路上也不過集成了30個元器件，摩爾推斷10年后到1975年時可增長到6萬個。雜志刊載的原文是這樣的：“These「1965」were the very early days of integrated circuits that typically 30 components and I could see in the lab, we had something with 60 components that would be launch in the next years”，“So I looked back and saw that we had pretty much doubled the components every year, so I took this and extrapolated for the next ten years to 60,000.”

　　實際那時集成電路問世不久，可增長十分迅速，摩爾觀察時間并不算長，資料基礎不扎實，故而只是連自己信心都不強的大致推算，他說：“It got the idea across，but I didn’t expect it to be precise.”“I cou1d just see the trends ear1ier than some others，someone ca11ed it Moore’s Law. ”當時在雜志上發(fā)表后，讀者也沒什么反響。但是，隨著時間的前進，Intel公司的堅持，集成電路產(chǎn)業(yè)的實際發(fā)展，多少年來的事實證明摩爾的預測是準確的，且一直沿用至今，將它視為推動產(chǎn)業(yè)前進的核心動力，被譽為IT(信息技術)產(chǎn)業(yè)的第一定律。摩爾是比人看得早一點，反映了摩爾的過人洞察力和預見性。

　　摩爾定律通常的表達方式有二：(1)集成電路上集成的元器件數(shù)量每隔18個月翻一番;(2)微處理器的性能每隔18個月提高一倍，而價格下降一半。兩種表達的內涵大同小異，第二種表達加上了價格的因素(當然很重要)，二者最大的一致是都說“18個月(一年半)”而非摩爾所說的“每年翻番”。的確，“摩爾定律”這一概念的提出并不是摩爾自己，摩爾也說是“someone ca11ed it Moore’s Law.” 摩爾反倒說過：同在Intel工作的Dave House曾經(jīng)提出，“計算機的功率大約每l8個月翻一番”，因而摩爾認為“18個月翻番”的提法應歸功于他。今天通用的“18個月翻番”的提法究竟是否即由此而來，筆者查閱了不少資料，還是不無歉意地難道其詳。

摩爾定律的發(fā)展

　　摩爾定律提出以后包括摩爾在內一直在進行修正，據(jù)報道，1975年摩爾即在IEEE年會上提交了論文，根據(jù)當時實際的發(fā)展情況即對增長率作了重新審定和修正，他說：“from l975 it was doubling every couple of years rather than every year”(l975年后兩年翻一番)。筆者所見的具體報道是這樣的：按集成電路的集成度計算，1965年～1970年間其上的晶體管數(shù)是每年翻一番，l970年～2003年間為1.5年～2年翻一番，2003年～2009年間2年翻一番，往后將是3年翻一番?！度战?jīng)電子學》最新報道則說：從摩爾定律提出以后，集成度增速曾被修正為“2年2倍”(即2年翻番)和“1.5年2倍”(1年半翻番)等?？傊?，摩爾定律提出的增長率從未停止過，只是速度在趨緩罷了。