摩爾定律還有效嗎

2021-08-10 17:40:23 字數 2157 閱讀 9045

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。其內容為:當**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,效能也將提公升一倍。換言之,每一美元所能買到的電腦效能,將每隔18-24個月翻一倍以上。這一定律揭示了資訊科技進步的速度。

摩爾定律到底準不准?讓我們先來看幾個具體的資料。2023年,在一種新出現的電荷前荷器件儲存器晶元中,的的確確含有將近65000個元件,與十年前摩爾的預言的確驚人地一致!另據intel公司公布的統計結果,單個晶元上的電晶體數目,從2023年4004處理器上的2300個,增長到2023年 pentium ii處理器上的7.5百萬個,26年內增加了3200倍。我們不妨對此進行乙個簡單的驗證:如果按摩爾本人」每兩年翻一番」的**,26年中應包括13個翻番週期,每經過乙個週期,晶元上整合的元件數應提高2n倍(0≤n≤12),因此到第13個週期即26年後元件數應提高了212=4096倍,作為一種發展趨勢的**,這與實際的增長倍數3200倍可以算是相當接近了。如果以其他人所說的18個月為翻番週期,則二者相去甚遠。可見從長遠來看,還是摩爾本人的說法更加接近實際。

也有人從個人計算機(即pc)的三大要素–微處理器晶元、半導體儲存器和系統軟體來考察摩爾定律的正確性。微處理器方面,從2023年的8086和 8088,到2023年的80286,2023年的80386,2023年的80486,2023年的pentium,2023年的 pentiumpro,2023年的pentiumii,功能越來越強,**越來越低,每一次更新換代都是摩爾定律的直接結果。與此同時pc機的記憶體儲器容量由最早的480k擴大到8m,16m,與摩爾定律更為吻合。系統軟體方面,早期的計算機由於儲存容量的限制,系統軟體的規模和功能受到很大限制,隨著記憶體容量按照摩爾定律的速度呈指數增長,系統軟體不再侷限於狹小的空間,其所包含的程式**的行數也劇增:basic的源**在2023年只有4,000 行,20年後發展到大約50萬行。微軟的文字處理軟體word,2023年的第一版含有27,000行**,20年後增加到大約200萬行。有人將其發展速度繪製一條曲線後發現,軟體的規模和複雜性的增長速度甚至超過了摩爾定律。系統軟體的發展反過來又提高了對處理器和儲存晶元的需求,從而刺激了積體電路的更快發展。

這裡需要特別指出的是,摩爾定律並非數學、物理定律,而是對發展趨勢的一種分析**,因此,無論是它的文字表述還是定量計算,都應當容許一定的寬裕度。從這個意義上看,摩爾的預言實在是相當準確而又難能可貴的了,所以才會得到業界人士的公認,並產生巨大的反響。

摩爾定律問世至今已近40年了。人們不無驚奇地看到半導體晶元製造工藝水平以一種令人目眩的速度提高。目前,intel的微處理器達晶元pentium 4的主頻已高2g(即12000m),2023年則要推出含有10億個電晶體、每秒可執行1千億條指令的晶元。人們不禁要問:這種令人難以置信的發展速度會無止境地持續下去嗎?不需要複雜的邏輯推理就可以知道:晶元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,晶元單位面積上可整合的元件數量會達到極限。問題只是這一極限是多少,以及何時達到這一極限。業界已有專家預計,晶元效能的增長速度將在今後幾年趨緩。一般認為,摩爾定律能再適用10年左右。其制約的因素一是技術,二是經濟。

從技術的角度看,隨著矽片上線路密度的增加,其複雜性和差錯率也將呈指數增長,同時也使全面而徹底的晶元測試幾乎成為不可能。一旦晶元上線條的寬度達到奈米(10-9公尺)數量級時,相當於只有幾個分子的大小,這種情況下材料的物理、化學效能將發生質的變化,致使採用現行工藝的半導體器件不能正常工作,摩爾定律也就要走到它的盡頭了。

從經濟的角度看,正如摩爾第二定律(摩爾定律提出30年來,積體電路晶元的效能的確得到了大幅度的提高;但另一方面,intel高層人士開始注意到晶元生產廠的成本也在相應提高。2023年,intel董事會主席羅伯特·諾伊斯預見到摩爾定律將受到經濟因素的制約。同年,摩爾在《經濟學家》雜誌上撰文寫道:」現在令我感到最為擔心的是成本的增加,…這是另一條指數曲線」。他的這一說法被人稱為摩爾第二定律。)所述,目前是20-30億美元建一座晶元廠,線條尺寸縮小到0.1微公尺時將猛增至100億美元,比一座核電站投資還大。由於花不起這筆錢,迫使越來越多的公司退出了晶元行業。看來摩爾定律要再維持十年的壽命,也決非易事。

然而,也有人從不同的角度來看問題。美國一家名叫cybercash公司的總裁兼ceo丹·林啟說,」摩爾定律是關於人類創造力的定律,而不是物理學定律」。持類似觀點的人也認為,摩爾定律實際上是關於人類信念的定律,當人們相信某件事情一定能做到時,就會努力去實現它。摩爾當初提出他的觀察報告時,他實際上是給了人們一種信念,使大家相信他預言的發展趨勢一定會持續。

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什麼是摩爾定律?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。其內容為 當 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,效能也將提公升一倍。換言之,每一美元所能買到的電腦效能,將每隔18 24個月翻一倍以上。這一定律揭示了資訊...

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2.要素驗證 也有人從個人計算機 即pc 的三大要素微處理器晶元 半導體儲存器和系統軟體來考察摩爾定律的正確性。微處理器方面,從1979年的8086和8088,到1982年的80286,1985年的80386,1989年的80486,1993年的pentium,1996年的pentiumpro,19...