摩尔定律何时会失效

吴斌

2019-07-30 07:47:45　来源：经济日报

　　最近，关于摩尔定律何时会失效的话题，成为不少芯片制造商谈论的热点。由于这一定律被半导体行业当作金科玉律，它今后命运何去何从，引发不少业界人士关注。

　　1965年，美国英特尔公司联合创始人戈登·摩尔博士著文指出，芯片中晶体管的数量每年会翻番，半导体的性能与容量将以指数式增长，这就是摩尔定律的雏形。1975年，摩尔博士修正了该定律为：每隔24个月，晶体管的数量将翻番。晶体管数量翻倍带来的好处就是：更快、更小、更便宜。这就引出了摩尔定律的经济学效益——对芯片来说，集成度越高，晶体管的价格就越便宜。摩尔定律并不是物理法则，也不是一种科学理论，而是对芯片发展趋势的一种分析预测。

　　当摩尔博士提出这一定律时，集成电路刚刚问世7年，这一预测在当时非常具有前瞻性。回顾计算机的发展历程，50多年来的事实证明：摩尔博士的预言是准确的。尽管，晶体管数量翻番的周期已经从最初的1年增加到了如今的两年，但摩尔定律依然有效，而且成为推动芯片技术发展的一大动力。

　　摩尔定律是信息技术发展的指路明灯。这一定律不仅揭示了信息技术进步的速度，还揭示了计算机学科的内涵及其发展规律。计算机从神秘不可近的庞然大物变成多数人不可或缺的工具，信息技术由实验室进入无数个普通家庭，互联网将全世界联系起来，多媒体视听设备丰富着每个人的生活……可以说，摩尔定律决定了信息技术的变化在加速，而技术与产品的创新大致按照这一定律的节奏——超前者多数成为先锋，落后者则容易被淘汰。

　　这一切背后的动力都是半导体芯片。如果按照旧有方式将晶体管、电阻和电容分别安装在电路板上，那么不仅个人计算机和移动通信不会出现，连基因组研究、计算机辅助设计和制造等新科技更不可能问世。有关专家指出，摩尔定律已不仅仅是针对芯片技术的法则，它在未来很可能扩展到无线技术、光学技术、传感器技术等领域，成为人们在未知领域探索和创新的指导思想。

　　由于芯片技术的快速发展，摩尔定律受到了一定限制，主要包括随着更多晶体管被装入芯片当中，相应会出现电子能量外泄和热量散发的现象。摩尔博士曾经表示，随着越来越多的集成电路被集中到小小的空间之内，设计人员必须集中精力研究克服能量外泄和减少散热的课题。

　　毫无疑问，摩尔定律对整个世界意义深远。不过，随着晶体管电路逐渐接近性能极限，这一定律将会走到尽头。它究竟何时会失效？多年来，专家们对这一问题众说纷纭。其实早在1995年美国芝加哥举行的信息技术国际研讨会上，美国科学家杰克·基尔比博士就表示，5纳米处理器的出现或将终结摩尔定律。中国科学家及未来学家周海中教授在此次研讨会上预言，由于纳米技术的快速发展，30年后摩尔定律很可能就会失效。前不久，摩尔博士认为这一定律到2020年就会黯然失色。一些专家最近指出，即使摩尔定律寿终正寝，信息技术前进的步伐也不会变慢，因为量子计算时代已经到来。

　　不管怎样，摩尔定律自从问世以来，一直引领着信息技术向前发展，而整个科技进程也沿着它的预测前进。它将激励人们不断创新科技，让生活更加美好。

　　（作者系美国佐治亚理工学院博士后）

编辑：迟语洋

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