第六百八十一章 摩爾定理（計算機）

仙童半導體公司戈登E摩爾認為，隨著社會的發展，晶元的容量在集成電路上可以容納的晶體管數目在大約每經過18個月便會增加一倍。換言之，處理器的性能每隔兩年翻一倍。

因為摩爾知道，社會在發展，人類對集成電路的需求在增加，同時集成電路的設計也越來越精細，所以增加是必然的。

但是，緊接著會有人問，這種增加會有個頭吧。

摩爾認為，當然不會。

但有人還會緊追不捨的問，如果是集成電路小到一定程度，那容量就不會再增加了吧？

摩爾認為，社會只要還在發展，這種事情就不會有頭，即使晶元最基本的單元太小，也會以一種其他形式繼續儲存，原子級別的單位不行的話，會用原子核的技術來儲存。

摩爾定律的出現，是一個激勵，明白電子行業必須要更新換代，不會輕易停止。如果不更新換代，就容易被淘汰，這是社會經濟學的趨勢。

但有人認為，

製造出的單個晶體管中，只有一小部分，只有百分之十至二十—能夠真正發揮作用。將這樣的六七個器件一起放在集成電路中，你一定會認為這些小問題會疊加，導致只有極少數的晶元能夠正常使用。

摩爾認為，這一邏輯卻是錯誤的。事實上，在製造含有8個晶體管的晶元時，能夠正常使用的晶元比例與製作8個單個晶體管時的可使用比例是相近的。原因在於這種概率並不是針對單個晶體管而言的。缺陷會佔用空間，而多種類型的缺陷會像飛濺的油漆一樣隨機分佈。如果將兩個晶體管緊密地放置在一起，單個晶體管自身的缺陷便可以同時影響兩個晶體管。因此，將兩個晶體管並排放在一起時由缺陷導致的失效風險與單獨一個晶體管是相同的。

摩爾確信，最終一定能夠證明集成工藝是經濟合算的。

在1965年發表的論文中，為了證明集成電路擁有無限光明的未來，摩爾在一幅曲線圖中按照先後順序繪製了5個時間點。第一個時間點是仙童半導體公司首款平面晶體管問世，隨後是公司的一系列集成電路產品推出的時間。摩爾採用的是半對數曲線圖，其中一個軸是分度不均勻的對數坐標軸，另一個軸是分度均勻的普通坐標軸。指數函數在這種坐標圖中會被顯示為直線。而摩爾所畫的，連接這5個時間點的線大約是一條傾斜的直線，其傾斜度恰好對應集成電路上每年翻倍的元件數量。

從這條小小的趨勢線出發，摩爾作出了大膽的推斷：這種翻倍現象將繼續維持10年。他預測，到1975年時，集成電路上的元件數量可以從64個增加至6.5萬個。實際上，摩爾的推測幾乎完全正確。

摩爾於1968年離開仙童半導體公司，並與別人共同創立了英特爾公司。

而英特爾公司在1975年所籌備推出的一款電荷耦合器件（CCD）存儲晶元中，大約有3.2個萬元件——僅比摩爾的千倍增長預測結果少了一半。

不僅僅是半導體晶元，也包含了其他類型的存儲方式。

除此以外，摩爾還能預測集成電路會相對便宜。

元件數量翻倍如何實現的問題。他提出，這一變化趨勢是由3個因素決定的：越來越小的元件尺寸、不斷增加的晶元面積和能夠縮小多少晶體管之間的未使用面積。

但是對於英特爾公司當時正準備發布的CCD存儲器，他認為精明性將很快不再發揮決定性作用。在CCD陣列中，所有器件均密密麻麻地排列成緊密的網格狀，已經沒有多餘空間可進一步節省。

於是，摩爾預言，未來的翻倍趨勢很快將只受兩個因素驅動：更加微小的晶體管和更大面積的晶元。而後果便是翻倍速度將減半，元件數量從每年翻一倍減緩為每兩年翻一倍。

在過去10年左右的這段時間裡，摩爾定律在更大程度上是關乎成本的闡述，而非性能；我們製造尺寸更小的晶體管只是為了降低成本。但是，這並不代表目前的微處理器不及5或10年前的同類產品。這些年裡，產品設計一直在不斷進步。但是，絕大部分性能方面的進步還是源於更加低廉的晶體管所實現的多核集成。

摩爾定律始終在強調經濟學方面的意義，原因就是該定律中一條非常重要但從未被廣泛認可的內容：隨著晶體管的尺寸越來越小，我們能夠一直將每平方厘米成品矽片的製造成本年復一年地（至少到目前為止）維持在同一水平。摩爾所定義的這一成本約為每英畝十億美元——雖然晶元製造商們幾乎從未將英畝作為晶元面積的衡量單位。