摩爾定律算定律嗎

摩爾定律概述

摩爾定律是由英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（GordonMoore）提出來的。其內(nèi)容為：當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18-24個月翻一倍以上。這一定律揭示了信息技術進步的速度。

盡管這種趨勢已經(jīng)持續(xù)了超過半個世紀，摩爾定律仍應該被認為是觀測或推測，而不是一個物理或自然法。預計定律將持續(xù)到至少2015年或2020年。然而，2010年國際半導體技術發(fā)展路線圖的更新增長已經(jīng)放緩在2013年年底，之后的時間里晶體管數(shù)量密度預計只會每三年翻一番。

摩爾定律算定律嗎

摩爾定律是歪歪出來的，不是一個科學上的嚴格定律。更多是和云計算等，半導體產(chǎn)業(yè)為了自己發(fā)展忽悠出來的。

“摩爾定律”：集成電路會在每18個月內(nèi)提升一倍的集成度。這句話其實是摩爾在吃火雞時隨口說的一句玩笑話，沒想到被米德吹噓后，竟成為金科玉律。

米德吹捧摩爾定律，自有他的如意算盤，一是因為他和摩爾是加州理工的師兄弟鐵哥們，二是因為當時的Intel已是大公司，米德得從Intel套取科研經(jīng)費。摩爾嘛，估計心里正美著呢，沒想到自己因為想法子如何往火雞里塞更多的佐料，竟然還想成了個定律！說起米德，他之所以能名垂青史，則一定要感謝“***”里的“糠”了。

摩爾定律的由來詳解

“摩爾定律”的“始作涌者”是戈頓摩爾，大名鼎鼎的芯片制造廠商 Intel 公司的創(chuàng)始人之一.20 世紀 50 年代 末至用年代初半導體制造工業(yè)的高速發(fā)展，導致了“摩爾定律”的出臺。

早在 1959 年，美國著名半導體廠商仙童公司首先推出了平面型晶體管，緊接著于 1961 年又推出了平面型 集成電路。這種平面型制造工藝是在研磨得很平的硅片上，采用一種所謂“光刻”技術來形成半導體電路的 元器件，如二極管，三極管，電阻和電容等。只要“光刻”的精度不斷提高，元器件的密度也會相應提高， 從而具有極大的發(fā)展?jié)摿?。因此平面工藝被認為是“整個半導體工業(yè)鍵”，也是摩爾定律問世的技術基礎。

1965 年 4 月 19 日，時任仙童半導體公司研究開發(fā)實驗室主任的摩爾應邀為《電子學》雜志 35 周年?？?寫了一篇觀察評論報告，題目是：“讓集成電路填滿更多的元件”。摩爾應這家雜志的要求對未來十年間半 導體元件工業(yè)的發(fā)展趨勢作出預言。據(jù)他推算，到 1975 年，在面積僅為四分之一平方英寸的單塊硅芯片 上，將有可能密集 65000 個元件。他是根據(jù)器件的復雜性（電路密度提高而價格降低）和時間之間的線性 關系作出這一推斷的，他的原話是這樣說的：“最低元件價格下的理雜性每年大約增加一倍。

可以確信，短期內(nèi)這一增長率會繼續(xù)保持。即便不是有所加快的話。而在更長時期內(nèi)的增長率應是略有波動，盡管役有 充分的理由來證明，這一增長率至少在未來十年內(nèi)幾乎維持為一個常數(shù)?！边@就是后來被人稱為“摩爾定律” 的最初原型。

摩爾定律演化

摩爾定律的響亮名聲，令許多人競相仿效它的表達方式，從而派生、繁衍出多種版本的“摩爾定律”，其中如：

摩爾第二定律：摩爾定律提出30年來，集成電路芯片的性能的確得到了大幅度的提高；但另一方面，Intel高層人士開始注意到芯片生產(chǎn)廠的成本也在相應提高。1995年，Intel董事會***羅伯特·諾伊斯預見到摩爾定律將受到經(jīng)濟因素的制約。同年，摩爾在《***》雜志上撰文寫道：“現(xiàn)在令我感到最為擔心的是成本的增加，…這是另一條指數(shù)曲線”他的這一說法被人稱為摩爾第二定律。

新摩爾定律：近年來，國內(nèi)IT專業(yè)媒體上又出現(xiàn)了“新摩爾定律” 的提法，則指的是我國Internet聯(lián)網(wǎng)主機數(shù)和上網(wǎng)用戶人數(shù)的遞增速度，大約每半年就翻一番！而且專家們預言，這一趨勢在未來若干年內(nèi)仍將保持下去。

摩爾定律的時效探討

在 40 年來，我們可以看到由于摩爾定律的實現(xiàn)，使我們能以極低的價格獲得非常高性能的產(chǎn)品。比 如說在 1971 年，英特爾第一代微處理器有 2300 個晶體管，到 2007 年我們 45 納米處理器含有 8 億多個晶 體管。這僅相當于 1968 年每個晶體管價格的百萬分之一，就是因為摩爾定律以極低的價格帶來極高性能的 產(chǎn)品才刺激了整個電子工業(yè)的發(fā)展，才有今天我們討論的為什么 IP 地址不夠的問題。

同時，摩爾定律整個改變了 IT 界和通信界的格局。比如講我們都知道在通信領域有華為、中興這樣 率先崛起的中國的企業(yè)。他們在通信領域里是具有舉足輕重的地位。為什么華為和中興能夠在通訊領域崛 起？而我們沒有看到同樣的企業(yè)，比如說在汽車工業(yè)里面出現(xiàn)。我覺得很大的原因是因為摩爾定律它改變 了通訊領域在硬件成本方面的門檻，使得在今天不需要很多的資金成本，不需要很復雜的努力，是個人就 可以做個交換機，是個人都可以做一部手機，做得好與不好是另外的事。這種情況在沒有摩爾定律的時候 是很難想象的。

幾十年之前的時候，世界上只有少數(shù) 幾個廠家是可以做一臺交換機的。今天遠遠不是這樣的格局。這很大的原因是因為摩爾定律，換句話說， 今天的汽車行業(yè)里還沒有一個像華為、中心這樣的產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)，是不是可以歸結為在汽車行業(yè)里沒有類似于 摩爾定律的定律。在 40 年當中不斷有人在問，我們需要那么多的計算能力嗎？摩爾定律還能走多遠呢？ 我們生活在數(shù)字化的世界，一個 MP3 的文件大小月為 3MB 相當于 2400 萬個 0 和 1。我們看到在目 前為止，我們沒有看到人類對于計算能力的渴求得到滿足，這是全球人新增的計算能力到了 2602MIPS/p， 有人懷疑我們的計算能力的話，可以看看打開筆記本和關閉筆記本要花費多少的時間才能真正打開、關閉 就能知道具體的答案。

還有，我們認為未來的互聯(lián)網(wǎng)將是嵌入式的互聯(lián)網(wǎng)。最開始的時候是人機對話，可以說地址是以人 為人口單位的。今后不斷地發(fā)展，由于摩爾定律的不斷應用，大量的對話像我們知道的不再是需要人的對 話了，這才有我們今天討論的 IP 地址不夠用的問題。

我們認為在將來，可能會有 150 億個互聯(lián)網(wǎng)的設備需要在和網(wǎng)絡上連接。從這里來看，更多的設備 意味著有更多的晶體管。到 2004 年來講，全球人均擁有晶體管的數(shù)量已經(jīng)達到了 5 千億個晶體管人均。所 以，我們認為高的計算量的需求遠遠沒有達到極限。

同時，我們也認識到并不是在每一個場合都需要這么高的計算量。但在我們追求摩爾定律的時候發(fā) 現(xiàn)，當我們不斷縮小集成電路晶體管體積的時候，我們還發(fā)現(xiàn)帶來了其它的新的很好的性能。比如說在 20 05 年的時候，我們把集成電路用 65 納米縮小到 45 納米到 2007 年的時候，我們發(fā)現(xiàn)不僅僅是晶體管的密 度提高了兩倍，切換速度提高了 20%以上，切換的功能降低了 30%以上，源極漏極漏電功能降低 5 倍以上， 這才使移動互聯(lián)網(wǎng)成為了可能。

摩爾定律不會過時，摩爾定律還能走多遠呢？這個問題在過去的 40 年來不斷地被人問到。比如說我 們做到 130 納米的時候，當時的觀點是認為 90 納米是極限了，當我們突破 90 納米做到 45 納米的時候，有 人講 45 納米是極限了，所有的預言被證明是不正確的。摩爾定律到底能走多遠呢？

我們看到隨著晶體管尺寸的不斷縮小，傳統(tǒng)的技術帶來了極限。其中有一個漏電。當晶體管的尺寸 不斷縮小的時候，我們發(fā)現(xiàn)源極和漏極之間的漏電現(xiàn)象很大。要克服這個現(xiàn)象，就是要有更有效的控制， 在多晶硅柵極方面有更多的控制，所以要求在柵極管厚度做得很好。這帶來了柵極漏電的問題，這是逐漸 縮小很大漏洞的瓶頸。

在英特爾來講，經(jīng)過我們不斷地努力、試驗、創(chuàng)新，終于我們在材料方面取得了很大的突破。我們 發(fā)現(xiàn)了可以采用高 K 介質(zhì)和金屬柵極來實現(xiàn)突破技術。用摩爾先生的話來講，是采用高-K 介質(zhì)和金屬柵極 材料，是上個世紀晶體管材料的重大突破，正因為有了這樣的重大突破，我們可以由 65 納米做到 45 納米 甚至更低。其他的廠家沒有掌握這樣的技術，從 65 做到 45 的時候，仍然是采用了演進工藝，作為演進性 質(zhì)的產(chǎn)品，而不是我們作為革命性質(zhì)的產(chǎn)品。

采用高 K 柵介質(zhì)的工藝至少使摩爾定律至少延長 10 年。在 2011 年的時候，我們采用原來的功率可 以做到 130 納米，2003 年的時候 90 納米，2005 年的時候做到 65 納米，采用高 K 介質(zhì)的話，我們 2007 年 可以做到 45 納米，今天可以做到 32 納米。

實際上摩爾定律的難度有多大，有的廠商說我可以做到 45 納米等等，在實驗室集成晶圓上做到一個 是一回事，要做到很高的成品率又是另外一回事。在英特爾來講，這個曲線，曲線越低說明不良品率越來 越低，或者是成品率越來越高。可以看到在英特爾來講，我們 65 納米的不良頻率要低于 90 納米，而 45 不 良品率要低于 65 納米。這個曲線非常陡，英特爾在很短的時間里讓產(chǎn)品的不良率極大地降低。今天英特爾 的 45 納米已經(jīng)成熟，從 2009 年第四季度開始我們將進入新一代 32 納米的工藝技術。

除了工藝的發(fā)展技術之外，在這里要有六項核心技術，其中包括半導體工藝技術、產(chǎn)品設計技術， 設計工具，制造流程、掩模技術和封裝技術。舉封裝技術，在一個小的米粒里面會出現(xiàn)上千個管腳，這怎 么封裝起來是核心技術。英特爾具有在所有六項技術里都有自己的核心競爭力，掌握了所有六項的關鍵技 術。

除此之外，英特爾作為創(chuàng)新者來講，是以超越自我為目標的。剛才我講到了每兩年之中，我們的制 成技術會有突破到下一代。每兩年之間，我們會更新我們微體系的結構，就像鐘擺模式。2006 年的時候， 我們在 65 納米引進微體系結構。下一年我們在相同的微體系結構下會從 65 納米變成 45 納米，再過一年在 45 納米不變的情況下 2008 年我們引進 Nehalem 的結構，在這樣的情況之下，我會把 45 納米變成 32 納米， 不停的創(chuàng)新與發(fā)展。

今年在全球金融風暴、金融海嘯一遍簫條的時候，今年 2 月份英特爾宣布投資 70 億美金開工 32 納 米的晶圓廠。2 月份的時候，美國總統(tǒng)奧巴馬聽到消息之后，打電話到英特爾的總裁 P 的旅館，奧巴馬總 統(tǒng)對我們的 CEO 講，我就任以來，唯一聽到一個正面的消息。奧巴馬總統(tǒng)感謝英特爾在這個時候能夠為未 來做出投資。具體來講，在左邊左上角的圖，我們在 D1D 的工廠，現(xiàn)在已經(jīng)在生產(chǎn) 32 納米的設備。接下 來在 2009 年第四季度的時候，我們另外一個工廠也在俄勒岡州 D1C 升級到 32 納米。接下來在亞利桑那州 的 Fab 做 32 納米。接下來是在新墨西哥州 Fab 做 11X，我們最小會升級到 22 納米的工廠。所以我們在不 斷地創(chuàng)新。在技術創(chuàng)新的過程當中，挑戰(zhàn)越來越難，資金的成本也越來越多，門檻也越來越高。目前為止 英特爾是世界上唯一一家開工做 32 納米的。

在 2009 年的時候，我們現(xiàn)在已經(jīng)完成了 32 納米的 開發(fā)工作。接下來又根據(jù)我們現(xiàn)在的技術，我們可以看得到的，我們在 2011 年可以做到 22 納米。22 納米 就是跟病毒的尺寸是一樣的，然后繼續(xù)在 2013 年可做到 16 納米，2015 年可以做到 11 納米，這是什么概 念，在晶體管的大小，柵極的距離可以排列 50 個硅原子那么大，再往下做會遇到新的挑戰(zhàn)。目前為止我們 看到硅或者是場效應管仍然是最好的電子邏輯設備。在 2010 年之后，我們需要探討的是如果硅已經(jīng)不足以 支持我們不斷地創(chuàng)新，不斷地往下走的話，會不會有其它的原材料來代替硅。或者是最根本的問題，我們 所做的一切，無非是 01 的兩個狀態(tài)，我們選擇了半導體來代表兩個狀態(tài)。比如說可以不可以用由其它的來 代表呢？所以這是我們不斷創(chuàng)新的里程。 可以看到摩爾定律是驅(qū)動移動互聯(lián)網(wǎng)的源動力，或者是催動 IPv6 的源動力。 從英特爾來講過去 40 年是不斷創(chuàng)新的 40 年，是美好的 40 年，因為英特爾有今天 40 年的歷史。但 是過去的 40 年并不是最好的 40 年，因為對于一個創(chuàng)新者來講，最好的 40 年永遠是下一個 40 年。