摩爾定律的來歷
    摩爾定律是指集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。“摩爾定律”是由英特爾名譽(yù)董事長戈登·摩爾提出來的。
    1965年，戈登·摩爾在準(zhǔn)備一個(gè)關(guān)于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器發(fā)展趨勢的報(bào)告時(shí)，整理了一份數(shù)據(jù)資料，結(jié)果卻意外的發(fā)現(xiàn)了一個(gè)驚人的趨勢。每個(gè)新芯片大體上包含其之前版本的容量的晶體管，而且每個(gè)芯片的產(chǎn)生都是在前一個(gè)芯片產(chǎn)生后的18到24個(gè)月內(nèi)。這個(gè)趨勢如果繼續(xù)，計(jì)算能力相對(duì)于時(shí)間周期將會(huì)呈指數(shù)上升。摩爾的觀察資料，就是現(xiàn)在所謂的Moore定律，所闡述的趨勢一直延續(xù)至今，且仍依然十分的準(zhǔn)確。人們還發(fā)現(xiàn)這不光適用于對(duì)存儲(chǔ)器芯片的描述，也精確地說明了處理機(jī)能力和磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)容量的發(fā)展。該定律成為許多工業(yè)對(duì)于性能預(yù)測的基礎(chǔ)。在過去的三十余年的時(shí)間里，芯片上的晶體管數(shù)量增加了上萬倍，1971年推出的第一款4004僅僅擁有2300個(gè)晶體管，而在今天45納米級(jí)的“上海”處理器已經(jīng)出現(xiàn)。

    由于高純硅的獨(dú)特性，集成度越高，晶體管的價(jià)格越便宜，這樣也就引出了摩爾定律的經(jīng)濟(jì)學(xué)效益，在20世紀(jì)60年代初，一個(gè)晶體管要10美元左右，但隨著晶體管越來越小，直小到一根頭發(fā)絲上可以放1000個(gè)晶體管時(shí)，每個(gè)晶體管的價(jià)格只有千分之一美分。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，按運(yùn)算10萬次乘法的價(jià)格算，IBM704電腦為1美元，IBM709降到20美分，而60年代中期IBM耗資50億研制的IBM360系統(tǒng)電腦已變?yōu)?.5美分。到底什么是"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(shù)目，每隔18個(gè)月就翻一番。
    2、微處理器的性能每隔18個(gè)月提高一倍，而價(jià)格下降一半。
    3、用一個(gè)美元所能買到的電腦性能，每隔18個(gè)月翻兩番。
    以上幾種說法中，以第一種說法最為普遍，第二、三兩種說法涉及到價(jià)格因素，其實(shí)質(zhì)是一樣的。三種說法雖然各有千秋，但在一點(diǎn)上是共同的，即"翻番"的周期都是18個(gè)月，至于"翻一番"（或兩番）的是"集成電路芯片上所集成的電路的數(shù)目"，是整個(gè)"計(jì)算機(jī)的性能"，還是"一個(gè)美元所能買到的性能"就見仁見智了。
    晶體管是一種簡單的開關(guān)裝置，利用通斷路狀態(tài)來處理0／1電子數(shù)據(jù)。在柵電極電壓的影響下電流從晶體管內(nèi)通過，而柵電極下存在柵介質(zhì)，它主要用于隔離柵電極和溝道，保證柵電極間流順利通過，但柵介質(zhì)不可避免的漏電現(xiàn)象會(huì)影響柵電極間通過的電流，同時(shí)導(dǎo)致晶體管發(fā)熱，這也是晶體管密度難以提升的主要原因之一。
    摩爾定律對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)展的影響
    雖然我們可以通過指令并行、數(shù)據(jù)并行或者其他技術(shù)提高CPU的使用率，但對(duì)計(jì)算機(jī)來說CPU的計(jì)算能力是一個(gè)硬瓶頸。CPU的能力是計(jì)算機(jī)能力的根本。摩爾定律就是對(duì)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的預(yù)言。伴隨隨著時(shí)間的發(fā)展，CPU的發(fā)展日新月異，AMD在2008年12月推出了號(hào)稱世界最強(qiáng)的“上海”處理器，相信這個(gè)最強(qiáng)也是暫時(shí)的。
    對(duì)于摩爾定律，很多人認(rèn)為是對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)局限，但我們不妨把它看做是一種鼓勵(lì)，推動(dòng)著計(jì)算機(jī)的發(fā)展。不僅僅是在處理器方面，還存在在存儲(chǔ)等方面。
    當(dāng)摩爾提出摩爾定律時(shí)，集成電路問世剛剛6年。他所在的實(shí)驗(yàn)室也只能將50個(gè)晶體管和電阻集成在一個(gè)芯片上。摩爾當(dāng)時(shí)的預(yù)測非常具有前瞻性。在計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程中，在摩爾定律提出后的40年中，不斷有專家認(rèn)為芯片集成的速度已經(jīng)達(dá)到極限。不過事實(shí)證明，摩爾的預(yù)言總是準(zhǔn)確的。盡管翻一番的周期已經(jīng)從最初的12個(gè)月增加到了如今的18個(gè)月，但“摩爾定律”依然有效。
    “摩爾定律”歸納了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。這40年里，計(jì)算機(jī)從神秘不可近的龐然大物變成多數(shù)人都不可或缺的工具，信息技術(shù)由實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入無數(shù)個(gè)普通家庭，因特網(wǎng)將全世界聯(lián)系起來，多媒體視聽設(shè)備豐富著每個(gè)人的生活。
    這一切背后的動(dòng)力都是半導(dǎo)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(gè)人電腦和移動(dòng)通信不會(huì)出現(xiàn)，基因組研究到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造等新科技更不可能問世。
    “摩爾定律”還帶動(dòng)了芯片產(chǎn)業(yè)白熱化的競爭。在紀(jì)念這一定律發(fā)表40周年之時(shí)，作為英特爾公司名譽(yù)主席的摩爾說：“如果你期望在半導(dǎo)體行業(yè)處于領(lǐng)先地位，你無法承擔(dān)落后于摩爾定律的后果。”從昔日的仙童公司到今天的英特爾、摩托羅拉、先進(jìn)微設(shè)備公司等，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)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(duì)整個(gè)世界意義深遠(yuǎn)。在回顧40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，在今后幾年里，“摩爾定律”可能還會(huì)適用。但隨著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(shí)失效？專家們對(duì)此眾說紛紜。
    美國惠普實(shí)驗(yàn)室研究人員斯坦·威廉姆斯說，到2010年左右，半導(dǎo)體晶體管可能出現(xiàn)問題，芯片廠商必須考慮替代產(chǎn)品。英特爾公司技術(shù)戰(zhàn)略部主任保羅·加吉尼則認(rèn)為，2015年左右，部分采用了納米導(dǎo)線等技術(shù)的“混合型”晶體管將投入生產(chǎn)，5年內(nèi)取代半導(dǎo)體晶體管。還有一些專家指出，半導(dǎo)體晶體管可以繼續(xù)發(fā)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。
    專家們預(yù)言，隨著半導(dǎo)體晶體管的尺寸接近納米級(jí)，不僅芯片發(fā)熱等副作用逐漸顯現(xiàn)，電子的運(yùn)行也難以控制，半導(dǎo)體晶體管將不再可靠。“摩爾定律”肯定不會(huì)在下一個(gè)40年繼續(xù)有效。不過，納米材料、相變材料等新進(jìn)展已經(jīng)出現(xiàn)，有望應(yīng)用到未來的芯片中。到那時(shí)，即使“摩爾定律”壽終正寢，信息技術(shù)前進(jìn)的步伐也不會(huì)變慢。
    摩爾定律的終結(jié)
    英特爾合伙創(chuàng)始人戈登?摩爾曾說，摩爾定律一直在與時(shí)俱進(jìn)，但終將遭遇有效的極限。這與因特爾公司提出的摩爾定律將在2020年左右達(dá)到極限的說法不謀而合。
    摩爾定律之外的“遺忘”危機(jī)
    摩爾定律影響了計(jì)算機(jī)的發(fā)展，不僅僅是在性能提升上。從另一個(gè)方面講，計(jì)算機(jī)性能的提升直接影響了人類社會(huì)的發(fā)展。當(dāng)“知識(shí)爆炸”深入人心的時(shí)候，人們開始接受，我們所有知識(shí)總量正在越來越快的增長，甚至有人說每73天就會(huì)翻一番。這樣的斷言雖然有些令人難以置信，但從另一個(gè)方面也反映了當(dāng)代知識(shí)總量指數(shù)的增長。知識(shí)總量的增長，首先得益于計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，但同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)，計(jì)算提出了新的要求。存儲(chǔ)決定了我們有多少知識(shí)可以保存下來。我個(gè)人，認(rèn)為計(jì)算能力對(duì)知識(shí)的生成和翻新有重要的作用，假設(shè)知識(shí)總量的函數(shù)如圖。
    當(dāng)我們計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力的提高無法和知識(shí)總量增長相匹配時(shí)，可怕的事情就會(huì)發(fā)生，人類會(huì)出現(xiàn)集體性遺忘，總會(huì)有很多知識(shí)或者說信息被我們所遺忘。遺忘是很可怕的事情，如果被遺忘的是有用的信息，會(huì)更可怕。
    當(dāng)單個(gè)計(jì)算機(jī)性能按照摩爾定律進(jìn)行提升時(shí)，我們可以通過簡單的演算得到要是人類全體計(jì)算能力提高，還要增加計(jì)算機(jī)的數(shù)量，隨著時(shí)間的推移，由于空間等因素計(jì)算機(jī)的數(shù)量會(huì)成為瓶頸，如果計(jì)算能力依然按照摩爾定律提升，那面對(duì)同樣指數(shù)級(jí)增長的知識(shí)總量，我們會(huì)顯得力不從心。
    也許不需要太過擔(dān)心，人類對(duì)自己知識(shí)的集體性遺忘一直伴隨著人類文明發(fā)展時(shí)，所以才有了考古，所以才有歷史考證。
    未來的計(jì)算
    未來的計(jì)算將會(huì)進(jìn)入普適的時(shí)代。計(jì)算將像電力一樣成為一種資源。我們只需要一臺(tái)簡單終端就可以無時(shí)無刻的享受計(jì)算機(jī)帶來的便利。但真的如此預(yù)言，那世界的計(jì)算能力提升僅僅需要將類似電廠的計(jì)算提供設(shè)施升級(jí)即可。摩爾定律或許可以找到它的新用處。