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什麼是摩爾定律?

摩爾定律

摩爾定律最常見的描述為:當價格不變時,積體電路上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,效能也將提升一倍。換言之,每一美元所能買到的電腦效能,將每隔18-24個月將提升為原來的4倍。

總得來說,摩爾定律有以下3種說法:

1)積體電路晶片上所整合的電路的數目,每隔18-24個月就翻一番;2)微處理器的效能每隔18-24個月提高一倍,而價格下降一倍;3)用一個美元所能買到的電腦效能,每隔18-24個月翻兩番。

以上3種說法中,以第1種說法最為普遍,第2、3兩種說法涉及到價格因素,其實質也是一樣的。3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18-24個月,至於翻一番(或翻兩番)的是“積體電路晶片上所整合的電路的數目”,是整個“計算機的效能”,還是“一個美元所能買到的效能”就見仁見智了。

摩爾定律揭示了資訊科技進步的速度,儘管這種趨勢已經持續了超過半個世紀,摩爾定律仍一直被認為是一種觀測或推測,而不是一個物理或自然法則。

摩爾定律到底準不準呢?讓我們從下圖中可以看出,現實中的取樣點基本均位於摩爾定律曲線的附近,可以看出摩爾定律基本上還是很準確的。

什麼是摩爾定律?

上圖所示為摩爾定律曲線,因為縱軸採用了對數座標,其實際是一條指數增長曲線。

1958年基爾比發明了積體電路,8年後摩爾定律提出。“所有的器件都可以在一個矽片上整合,器件數量將以指數方式增長”,這就是我們對基爾比和摩爾兩個人觀點的總結。六十多年後的今天,整個積體電路產業的發展依然以它們為基石!

什麼是摩爾定律?

我在前面的文章和新書中曾經描述過,任何以指數規律增長的曲線,在物理意義上都是不可持續的,只可能是區間性的曲線。因此,摩爾定律在物理意義上也是不可持續的,而只可能是在某個時間區間內有效的定律。

摩爾定律問世至今已56年了,我們知道:晶片上元件的幾何尺寸總不可能無限制地縮小下去,這就意味著,總有一天,晶片單位面積上可整合的電晶體數量會達到極限。現在業記憶體在著兩種觀點,一種認為摩爾定律已經失效,另一種認為摩爾定律繼續有效, 那情況到底如何呢?從現階段的情況來看,摩爾定律確實已經失效了!然而,透過3D IC,異構整合等技術,系統內的功能密度還是可以持續增加的,這就是一部分觀點認為摩爾定律還在持續的原因。這其實是一種誤解,摩爾定律最鮮明的特點是其指數翻倍的規律,而在現階段,這種指數翻倍規律已經是不可持續的。因此,不能因為功能密度的繼續增加而認為是摩爾定律的持續,這也是我當初提出功能密度定律的重要原因。