摩爾定律何時會失效

　　作者：美國佐治亞理工學院博士后　吳斌

　　最近，關于摩爾定律何時會失效的話題，成為不少芯片制造商談論的熱點。由于這一定律被半導體行業當作金科玉律，它今后命運何去何從，引發不少業界人士關注。

　　1965年，美國英特爾公司聯合創始人戈登·摩爾博士著文指出，芯片中晶體管的數量每年會翻番，半導體的性能與容量將以指數式增長，這就是摩爾定律的雛形。1975年，摩爾博士修正了該定律為：每隔24個月，晶體管的數量將翻番。晶體管數量翻倍帶來的好處就是：更快、更小、更便宜。這就引出了摩爾定律的經濟學效益——對芯片來說，集成度越高，晶體管的價格就越便宜。摩爾定律并不是物理法則，也不是一種科學理論，而是對芯片發展趨勢的一種分析預測。

　　當摩爾博士提出這一定律時，集成電路剛剛問世7年，這一預測在當時非常具有前瞻性。回顧計算機的發展歷程，50多年來的事實證明：摩爾博士的預言是準確的。盡管，晶體管數量翻番的周期已經從最初的1年增加到了如今的兩年，但摩爾定律依然有效，而且成為推動芯片技術發展的一大動力。

　　摩爾定律是信息技術發展的指路明燈。這一定律不僅揭示了信息技術進步的速度，還揭示了計算機學科的內涵及其發展規律。計算機從神秘不可近的龐然大物變成多數人不可或缺的工具，信息技術由實驗室進入無數個普通家庭，互聯網將全世界聯系起來，多媒體視聽設備豐富著每個人的生活……可以說，摩爾定律決定了信息技術的變化在加速，而技術與產品的創新大致按照這一定律的節奏——超前者多數成為先鋒，落后者則容易被淘汰。

　　這一切背后的動力都是半導體芯片。如果按照舊有方式將晶體管、電阻和電容分別安裝在電路板上，那么不僅個人計算機和移動通信不會出現，連基因組研究、計算機輔助設計和制造等新科技更不可能問世。有關專家指出，摩爾定律已不僅僅是針對芯片技術的法則，它在未來很可能擴展到無線技術、光學技術、傳感器技術等領域，成為人們在未知領域探索和創新的指導思想。

　　由于芯片技術的快速發展，摩爾定律受到了一定限制，主要包括隨著更多晶體管被裝入芯片當中，相應會出現電子能量外泄和熱量散發的現象。摩爾博士曾經表示，隨著越來越多的集成電路被集中到小小的空間之內，設計人員必須集中精力研究克服能量外泄和減少散熱的課題。

　　毫無疑問，摩爾定律對整個世界意義深遠。不過，隨著晶體管電路逐漸接近性能極限，這一定律將會走到盡頭。它究竟何時會失效？多年來，專家們對這一問題眾說紛紜。其實早在1995年美國芝加哥舉行的信息技術國際研討會上，美國科學家杰克·基爾比博士就表示，5納米處理器的出現或將終結摩爾定律。中國科學家及未來學家周海中教授在此次研討會上預言，由于納米技術的快速發展，30年后摩爾定律很可能就會失效。前不久，摩爾博士認為這一定律到2020年就會黯然失色。一些專家最近指出，即使摩爾定律壽終正寢，信息技術前進的步伐也不會變慢，因為量子計算時代已經到來。

　　不管怎樣，摩爾定律自從問世以來，一直引領著信息技術向前發展，而整個科技進程也沿著它的預測前進。它將激勵人們不斷創新科技，讓生活更加美好。

[ 責編：秦超