摩爾定律

  摩爾定律是由英特爾(Intel)創始人之一戈登·摩爾(Gordon Moore)提出來的。其內容爲:當價格不變時,集成電路上可容納的晶體管數目,約每隔18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個月翻兩倍以上。這一定律揭示了信息技術進步的速度。

       隨着科技的發展,商品性能會變得越來越好,而價格卻變得越來越便宜。這正是科技的飛速發展給人們帶來的實惠。

      摩爾定律是指IC上可容納的晶體管數目,約每隔18個月便會增加一倍,性能也將提升一倍,摩爾定律是由英特爾(Intel)名譽董事長戈登·摩爾(Gordon Moore)經過長期觀察發現得之。

由於高純硅的獨特性,集成度越高,晶體管的價格越便宜,這樣也就引出了摩爾定律的經濟學效益,在20世紀60年代初,一個晶體管要10美元左右,但隨着晶體管越來越小,直小到一根頭髮絲上可以放1000個晶體管時,每個晶體管的價格只有千分之一美分。據有關統計,按運算10萬次乘法的價格算,IBM704電腦爲1美元,IBM709降到20美分,而60年代中期IBM耗資50億研製的IBM360系統電腦已變爲3.5美分。到底什麼是"摩爾定律'"?歸納起來,主要有以下三種"版本":
1.集成電路芯片上所集成的電路的數目,每隔18個月就翻一番。
2.微處理器的性能每隔18個月提高一倍,或價格下降一半。
3.用一個美元所能買到的電腦性能,每隔18個月翻兩番。
以上幾種說法中,以第一種說法最爲普遍,第二、三兩種說法涉及到價格因素,其實質是一樣的。三種說法雖然各有千秋,但在一點上是共同的,即"翻番"的週期都是18個月,至於"翻一番"(或兩番)的是"集成電路芯片上所集成的電路的數目",是整個"計算機的性能",還是"一個美元所能買到的性能"就見仁見智了。
雖然我們可以通過指令並行、數據並行或者其他技術提高CPU的使用率,但對計算機來說CPU的計算能力是一個硬瓶頸。CPU的能力是計算機能力的根本。摩爾定律就是對計算機計算能力的預言。伴隨隨着時間的發展,CPU的發展日新月異,AMD在2008年12月推出了號稱世界最強的“上海”處理器,相信這個最強也是暫時的。
對於摩爾定律,很多人認爲是對計算機發展的一個侷限,但我們不妨把它看做是一種鼓勵,推動着計算機的發展。不僅僅是在處理器方面,還存在在存儲等方面。
摩爾提出摩爾定律時,集成電路問世剛剛6年。他所在的實驗室也只能將50個晶體管和電阻集成在一個芯片上。摩爾當時的預測非常具有前瞻性。在計算機的發展過程中,在摩爾定律提出後的40年中,不斷有專家認爲芯片集成的速度已經達到極限。不過事實證明,摩爾的預言總是準確的。儘管翻一番的週期已經從最初的12個月增加到了如今的18個月,但“摩爾定律”依然有效。
“摩爾定律”歸納了信息技術進步的速度。這40年裏,計算機從神祕不可近的龐然大物變成多數人都不可或缺的工具,信息技術由實驗室進入無數個普通家庭,因特網將全世界聯繫起來,多媒體視聽設備豐富着每個人的生活。
這一切背後的動力都是半導體芯片。如果按照舊有方式將晶體管、電阻電容分別安裝在電路板上,那麼不僅個人電腦和移動通信不會出現,基因組研究到計算機輔助設計和製造等新科技更不可能問世。
“摩爾定律”還帶動了芯片產業白熱化的競爭。在紀念這一定律發表40週年之時,作爲英特爾公司名譽主席的摩爾說:“如果你期望在半導體行業處於領先地位,你無法承擔落後於摩爾定律的後果。”從昔日的仙童公司到今天的英特爾、摩托羅拉、先進微設備公司等,半導體產業圍繞“摩爾定律”的競爭像大浪淘沙一樣激烈。
毫無疑問,“摩爾定律”對整個世界意義深遠。在回顧40年來半導體芯片業的進展並展望其未來時,信息技術專家們說,在今後幾年裏,“摩爾定律”可能還會適用。但隨着晶體管電路逐漸接近性能極限,這一定律終將走到盡頭。“摩爾定律”何時失效?專家們對此衆說紛紜。
美國惠普實驗室研究人員斯坦·威廉姆斯說,到2010年左右,半導體晶體管可能出現問題,芯片廠商必須考慮替代產品。英特爾公司技術戰略部主任保羅·加吉尼則認爲,2015年左右,部分採用了納米導線等技術的“混合型”晶體管將投入生產,5年內取代半導體晶體管。還有一些專家指出,半導體晶體管可以繼續發展,直到其尺寸的極限——4到6納米之間,那可能是2023年的事情。
AMD首席設計師:摩爾定律開始走向終結 AMD圖形產品首席設計師約翰·古斯塔夫森(John Gustafson)近日宣稱,電腦CPU製作工藝上的28納米制程轉變爲20納米制程所經歷時間遠遠超過摩爾定律的預言,這意味着被半導體產業奉爲經典的摩爾定律開始走向終結。
“你可以看到集成電路中晶體管增長速度正在放慢,摩爾定律終開始失效。”古斯塔夫森說,“摩爾定律的原初表達是說成本更低的晶體管數量每兩年翻一番。摩爾定律被扭曲成好幾種版本,但是這是他最初的說法。”
古斯塔夫森應該知道什麼摩爾說的是什麼意思,因爲“摩爾定律”一詞最初是由加州理工學院教授卡弗·米德(Carver Mead)提出來的,而古斯塔夫森是米德的學生。
“AMD一直在尋求最佳的製程工藝,”古斯塔夫森說,“因爲,如果芯片中晶體管數量過少,單個晶體管的成本會上升,而如果芯片中晶體管數量過多,單個晶體管成本也會上升。我們一直在等待28納米制程轉變爲20納米制程,而這個過程所經歷的時間超過了摩爾定律所預計的時間。”

 

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