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一個(gè)畢業(yè)于北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系，在中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所、計(jì)算中心和網(wǎng)絡(luò)中心工作過，在澳大利亞科工組織DMS、香港浸會(huì)學(xué)院數(shù)學(xué)系和中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心等處工作過，多次獲國(guó)家和中科院科技獎(jiǎng)并享受政府特殊津貼的退休老頭?，F(xiàn)在在【中國(guó)科普博覽】網(wǎng)“科學(xué)新語林”欄目里開設(shè)一個(gè)《數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)》的個(gè)人專欄，愿和愛好數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的各界網(wǎng)友和青少年朋友，談?wù)剬?duì)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的看法、想法。
摩爾定律及其應(yīng)用與前景——回顧摩爾定律走過的五十年（上）
張建中
2015年07月06日1. 摩爾和摩爾定律
戈登 摩爾（Gordon Moore,1929-）
著名的“摩爾定律”(Moore’sLaw)已問世五十年。在過去五十年里，這一定律對(duì)工業(yè)、社會(huì)和科技領(lǐng)域所產(chǎn)生的重大影響幾乎成功改變了全球的面貌。
？戈登 摩爾（Gordon Moore,1929-）
戈登 摩爾于1965年提出“摩爾定律”，1990年被布什總統(tǒng)授予“國(guó)家技術(shù)獎(jiǎng)”，2001年退休，并退出Intel的董事會(huì)。
戈登 摩爾的簡(jiǎn)歷
1929年1月3日，戈登 摩爾出生在加州舊金山的佩斯卡迪諾。父親沒有上過多少學(xué)，17歲就開始養(yǎng)家，做一個(gè)小官員，母親只有中學(xué)畢業(yè)，但一家人日子過的非常溫馨和樂。11歲的時(shí)候，一次偶然的機(jī)會(huì)讓年幼的摩爾對(duì)化學(xué)產(chǎn)生了興趣。當(dāng)時(shí)鄰居的孩子有一個(gè)獨(dú)特的圣誕禮物，那是一個(gè)化學(xué)裝置，里面有許多真正的化學(xué)試劑，可以制成許多稀奇古怪的東西，甚至可以制造炸藥。摩爾簡(jiǎn)直完全著了迷，整天跑到鄰居家里去，研究這些小東西，他開始想成為一個(gè)化學(xué)家。在學(xué)校里，摩爾不是非常用功學(xué)習(xí)的人，但卻是很會(huì)學(xué)習(xí)的人，他整天跑出去做運(yùn)動(dòng)，搞發(fā)明，但學(xué)習(xí)成績(jī)一直還不錯(cuò)。高中畢業(yè)后他進(jìn)入了著名的加州伯克利分校的化學(xué)專業(yè)，實(shí)現(xiàn)了自己的少年夢(mèng)想。1950年，摩爾獲得了學(xué)士學(xué)位，接著他繼續(xù)深造，于1954年獲得物理化學(xué)博士學(xué)位。1955年—1957年肖克利實(shí)驗(yàn)室股份有限公司工程師；1957年—1968年仙童半導(dǎo)體公司創(chuàng)辦人；1968年—2001年 Intel總裁，大名鼎鼎的芯片制造廠商因特爾公司的創(chuàng)始人之一。摩爾定律
20世紀(jì)50年代末至60年代初半導(dǎo)體制造工業(yè)的高速發(fā)展，導(dǎo)致了“摩爾定律”的問世。1965年，當(dāng)時(shí)還是仙童公司電子工程師的摩爾在《電子學(xué)》雜志上發(fā)表文章預(yù)言，半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量將每年翻一番。1975年他又提出修正說，芯片上集成的晶體管數(shù)量將每18個(gè)月到兩年翻一番。摩爾定律是關(guān)于人類創(chuàng)造力的定律，關(guān)于人類信念的定律，當(dāng)人們相信某件事情一定能做到時(shí)，就會(huì)努力去實(shí)現(xiàn)它，它不是自然界的定律，是不能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。
Intel公司主要?jiǎng)?chuàng)始人戈登 摩爾在1965年預(yù)言芯片上晶體管的數(shù)量每18-24個(gè)月翻一番。近五十年來，半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程大致符合這個(gè)被稱為“摩爾定律”的預(yù)言。據(jù)世界半導(dǎo)體行業(yè)制定的2005年國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖，未來15年集成電路仍將按摩爾定律持續(xù)高速發(fā)展。目前，半導(dǎo)體工藝技術(shù)已經(jīng)允許將多種不同類型的晶體管集成到同一個(gè)襯底上，并允許將處理器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器集成到一塊芯片上，還出現(xiàn)了包括銅互聯(lián)，應(yīng)力硅、絕緣硅、高K介質(zhì)和金屬柵材料、單晶體管、多門晶體管和3D芯片等工藝技術(shù)。半導(dǎo)體工藝技術(shù)的這些進(jìn)步為處理器芯片設(shè)計(jì)者提供了更多的資源來實(shí)現(xiàn)更高性能的芯片，給體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展帶來機(jī)遇。
毫無疑問，“摩爾定律”對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)世界意義深遠(yuǎn)。在回顧幾十年來半導(dǎo)體芯片業(yè)的進(jìn)展并展望其未來時(shí)，信息技術(shù)專家們說，在今后十多年里，“摩爾定律”可能還會(huì)適用。不過，以晶體管為基本單元的摩爾定律，即便能制成小于1納米，但無論如何也不可能小于一個(gè)原子。小于一個(gè)原子，晶體管本身就不復(fù)存在了。如此算來，不考慮商業(yè)因素，最晚到本世紀(jì)中葉之前，摩爾定律必定完成其歷史使命。摩爾定律已經(jīng)走過了其最為輝煌的時(shí)段，進(jìn)入黃昏，隨之而來的，是以其為基石的半導(dǎo)體工業(yè)走過了爆炸式成長(zhǎng)的時(shí)代之后，無可避免地將從朝陽產(chǎn)業(yè)變?yōu)橄﹃柈a(chǎn)業(yè)。“摩爾定律”何時(shí)失效？專家們對(duì)此眾說紛紜，但“摩爾定律”肯定不會(huì)在下一個(gè)50年繼續(xù)有效。隨著摩爾定律開始倒計(jì)時(shí)，一個(gè)由原理創(chuàng)新帶動(dòng)的新一波技術(shù)革命浪潮正悄悄向我們走來。摩爾定律的修正
1975年，摩爾在國(guó)際電信聯(lián)盟IEEE的學(xué)術(shù)年會(huì)上提交了一篇論文，根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，對(duì)“密度每年翻一番”的增長(zhǎng)率進(jìn)行了重新審定和修正。按照摩爾本人1997年9月接受《科學(xué)的美國(guó)人》一名采訪時(shí)的說法，他當(dāng)年是把“每年翻一番”改為“每?jī)赡攴环?，并聲明他從來沒有說過“每18個(gè)月翻一番”。然而，據(jù)網(wǎng)上有的媒體透露，就在摩爾本人的論文發(fā)表后不久，有人將其預(yù)言修改成“半導(dǎo)體集成電路的密度或容量每18個(gè)月翻一番，或每三年增長(zhǎng)4倍”，有人甚至列出了如下的數(shù)學(xué)公式：（每芯片的電路增長(zhǎng)倍數(shù)）=2（年份-1975）/1.5。這一說法后來成為許多人的“共識(shí)”，流傳至今。摩爾本人的聲音，無論是最初的“每一年翻一番”還是后來修正的“每?jī)赡攴环狈炊谎蜎]了，如今已鮮有人知。
歷史竟和人們開了個(gè)不大不小的玩笑：原來目前廣為流傳的“摩爾定律”并非摩爾本人的說法！
摩爾定律的驗(yàn)證
摩爾定律到底準(zhǔn)不準(zhǔn)？讓我們先來看幾個(gè)具體數(shù)據(jù)。1975年，在一種新出現(xiàn)的電荷器件