3. 摩爾定律的演化
摩爾定律的響亮名聲,令許多人競(jìng)相仿效它的表達(dá)方式,從而派生、繁衍出多種不同版本的“摩爾定律”,現(xiàn)舉例說明如下:
摩爾第二定律
摩爾定律提出50年來,集成電路芯片的性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芯片生產(chǎn)廠的成本也在相應(yīng)提高。1995年,Intel董事會(huì)主席羅伯特 諾伊斯預(yù)見到摩爾定律將受到經(jīng)濟(jì)因素的制約。同年,摩爾在《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志上撰文寫道:"現(xiàn)在令我感到最為擔(dān)心的是成本的增加,…這是另一條指數(shù)曲線"。摩爾的這一對(duì)芯片成本趨升的預(yù)言被人稱為摩爾第二定律。
超摩爾定律
“超摩爾定律”(More than Moore,MtM)。MtM 這一新定義以及具有各種功能性的新型器件不一定遵循摩爾定律,但卻能夠以不同方式為用戶提供額外的價(jià)值?!俺柖伞钡淖龇ㄍǔ?huì)讓非數(shù)字功能(例如:射頻通信、電源控制、被動(dòng)組件、傳感器、驅(qū)動(dòng)器)從系統(tǒng)板級(jí)轉(zhuǎn)變到特定的系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)或系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)的潛在解決方案,并最后進(jìn)入疊層芯片系統(tǒng)芯片(Stacked Chip SOC,SCS)。據(jù)預(yù)測(cè),在未來十年的末期,有必要通過引入多種新設(shè)備以加強(qiáng)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝,以超越現(xiàn)有CMOS 器件的性能。然而,人們認(rèn)為這些新的器件很可能無法擁有CMOS 的全部功能,因此,預(yù)計(jì)未來無論是在芯片級(jí)還是在封裝級(jí),異質(zhì)整合將以COMS 為核心整合這些新的功能。
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超摩爾定律[/caption]
新摩爾定律
在IT產(chǎn)業(yè)里有兩個(gè)摩爾定律:一個(gè)是英特爾創(chuàng)始人戈登 摩爾總結(jié)的廣為人知的關(guān)于芯片性能每18-24個(gè)月倍增的定律,另一個(gè)則是由杰弗里 摩爾(Geoffrey Moore)創(chuàng)立的關(guān)于技術(shù)產(chǎn)品生命周期的定律,這里稱為新摩爾定律。后者可能不如前者那么簡單、明了,卻指導(dǎo)著高科技公司的發(fā)展。
杰弗里 摩爾在2000年出版了以財(cái)富500強(qiáng)等大企業(yè)管理層為讀者對(duì)象的第4本著作《斷層線生存》(Living on the Faultline),《商業(yè)周刊》驚呼“摩爾步入了主流”,這樣的評(píng)價(jià)似乎暗示摩爾以前一直在主流之外。事實(shí)上,從1991年出版第一本書《跨越中斷期》(Crossing the Chasm)他就深刻地影響著整個(gè)美國的高科技產(chǎn)業(yè)。諸如“大猩猩”(Gorilla)、保齡球道(Bowlin galley)、中斷(Chasm)這些被他引入的具有特定含意的詞匯是硅谷的所有經(jīng)理主管階層語匯的重要部分。在硅谷,新手們往往被告訴“讀這幾本書”,然后他們與其他人有了共同語言。摩爾的書也是包括哈佛、斯坦福、MIT在內(nèi)的多家商學(xué)院的必讀書。
反摩爾定律
反摩爾定律是Google的前CEO埃里克 施密特2006年提出的:如果你反過來看摩爾定律,一個(gè)IT公司如果今天和18-24個(gè)月前賣掉同類型、同樣多的產(chǎn)品,它的營業(yè)額就要降一半。IT界把它稱為反摩爾定律,具有積極和消極的雙重影響。
反摩爾定律促成科技領(lǐng)域質(zhì)的進(jìn)步,并為新興公司提供生存和發(fā)展的可能。和所有事物的發(fā)展一樣,IT領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步也有量變和質(zhì)變兩種。為了趕上摩爾定律預(yù)測(cè)的發(fā)展速度,光靠量變是不夠的。每一種技術(shù),過不了多少年,量變的潛力就會(huì)被挖掘光,這時(shí)就必須要有革命性的創(chuàng)造發(fā)明誕生。另外,反摩爾定律使得新興的小公司有可能在發(fā)展新技術(shù)方面和大公司處在同一個(gè)起跑線上,甚至可能取代原有大公司在各自領(lǐng)域中的地位。
反摩爾定律對(duì)于所有的IT公司來講,都是非??膳碌?,因?yàn)橐粋€(gè)IT公司花了同樣的勞動(dòng),卻只得到以前一半的收入。反摩爾定律逼著所有的硬件設(shè)備公司必須趕上摩爾定律所規(guī)定的更新速度,而所有的硬件和設(shè)備生產(chǎn)廠家活得都是非常辛苦的。
摩爾邊際定律
摩爾邊際定律:此定律表示,在保持同等性能的前提下,數(shù)字產(chǎn)品的售價(jià)以每年30%到40%的幅度下滑。這條定律也可以解釋為何用戶手中價(jià)值299美元的Treo 650牌電腦在性能方面可以媲美1988年售價(jià)達(dá)到3500美元的康柏電腦產(chǎn)品。
《福布斯》網(wǎng)站2005年4月發(fā)表的改變了當(dāng)今世界的10大定律。除摩爾定律和摩爾邊際定律外,其它8大定律是:
1、安迪比爾定律:
在上個(gè)世紀(jì)90年代的一次電腦大會(huì)上,有人表示:“安迪提供什么,比爾拿走什么” 。換句話說,英特爾公司總裁安迪.格羅夫一旦向市場(chǎng)推廣了一種新型芯片產(chǎn)品,微軟CEO比爾蓋茨就會(huì)及時(shí)地升級(jí)自己的軟件產(chǎn)品,吸收新型芯片的高性能。摩爾定律的效能保證了新型軟件不斷出現(xiàn)在市場(chǎng)上,然而通常新軟件只不過是表面的提升而已,不過隨著硬件技術(shù)的提升,軟件技術(shù)也會(huì)在某一時(shí)刻達(dá)到飛躍的效果,例如上世紀(jì)80年代的圖形計(jì)算和上世紀(jì)90年代的網(wǎng)絡(luò)瀏覽,今天的搜索引擎,下一個(gè)該是什么呢?毫無疑問它會(huì)讓我們大吃一驚。
2、梅特卡夫定律:
這條定律是用以太網(wǎng)絡(luò)的發(fā)明人羅伯特.梅特卡夫的名字命名的。定律表示,網(wǎng)絡(luò)的有用性(價(jià)值)隨著用戶數(shù)量的平方數(shù)增加而增加。換句話說,某種網(wǎng)絡(luò),比如電話的價(jià)值隨著使用用戶數(shù)量的增加而增加。
3、吉爾德定律:
勝利者浪費(fèi)定律。數(shù)字時(shí)代3大思想家之一的喬治.吉爾德在《福布斯》創(chuàng)刊之前的幾年就曾經(jīng)提出了著名的吉爾德定律。他說,最為成功的商業(yè)運(yùn)作模式是價(jià)格最低的資源將會(huì)被盡可能地耗費(fèi),以此來保存最昂貴的資源。在蒸氣機(jī)出現(xiàn)的時(shí)代,因?yàn)檎魵鈾C(jī)的成本已經(jīng)低于當(dāng)時(shí)傳統(tǒng)的運(yùn)輸工具馬匹,因此聰明的商人開始了蒸氣機(jī)的使用。如今最為廉價(jià)的資源就是電腦以及網(wǎng)絡(luò)帶寬資源,并且隨著摩爾定律的生效,兩者的價(jià)格還呈現(xiàn)出飛速的下滑趨勢(shì)。Google公司就是一個(gè)很好的例子,公司服務(wù)器產(chǎn)品達(dá)到了大約12萬臺(tái),支撐起了搜索引擎的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),然而在成本相對(duì)較高的人力資源方面Google公司卻顯得十分吝嗇,如今公司的員工總數(shù)還不到3500人,但就是這樣一個(gè)公司每年的銷量卻達(dá)到了50億美元。
4、李嘉圖定律:
經(jīng)濟(jì)形式越明朗,19世紀(jì)英國經(jīng)濟(jì)學(xué)家大衛(wèi).李嘉圖提出的比較優(yōu)勢(shì)理論的作用就越明顯。商務(wù)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)就是一個(gè)很好的例子,這也是自從比較優(yōu)勢(shì)定律被提出以來最大的一個(gè)“窗口”。當(dāng)然這也意味著,如果貴公司的表現(xiàn)實(shí)在糟糕的話,整個(gè)世界都會(huì)知道的。
5、里斯頓定律:
這條定律的名稱來自已故的沃爾特.里斯頓,一位銀行金融界的巨頭。在 1992年里斯頓一本名為《the twilight ?of sovereignty》的書中,他就曾經(jīng)預(yù)言了電子網(wǎng)絡(luò)的崛起以及隨之而來的主要影響。里斯頓表示,如果被給予自由和光的速度,資本(包括金錢和構(gòu)想)將去向它想去的地方,留在它被很好對(duì)待的地方。如果很好地理解了里斯頓定律,我們將可以很好地預(yù)測(cè)出未來國家和公司的興衰大勢(shì)。
6、拉夫爾曲線定律:
上世紀(jì)70年代,年輕的經(jīng)濟(jì)學(xué)家亞瑟.拉夫爾提出了這一創(chuàng)造性的定律。在某些情況下,隨著收取稅金比率的降低,您可以得到的稅金總額卻相反會(huì)增加。這條定律表明,稅率的降低可以使得業(yè)務(wù)或者工作人員變得更有生產(chǎn)力,進(jìn)而商務(wù)規(guī)模將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。拉夫爾定律很好地解釋了上世紀(jì)80年代到90年代美國經(jīng)濟(jì)的飛速增長,以及如今印度的繁榮,東歐表現(xiàn)超越西歐等現(xiàn)象。
7、杜拉克定律:
聽起來也許十分奇怪,不過如果從你的字典中將“成就”這個(gè)字眼剔除,換以“ 貢獻(xiàn)”的話,那么您最終可以在您的事業(yè)中取得真正的“成就”。這番話來自于管理奇才彼得.杜拉克先生。對(duì)于“貢獻(xiàn)”的追求可以保證精力被投放在最需要的地方,比如您的用戶、雇員或者股東。
8、奧格威定律:
奧格威為20世紀(jì)最偉大的廣告創(chuàng)意專家。奧格威是Ogilvy&Mather公司的創(chuàng)造者,他曾經(jīng)撰寫了一本名為《Ogilvy on Adertising》的著作。在書中,奧格威先生寫到:在任何一位O&M公司任職的領(lǐng)導(dǎo)都會(huì)接到他送出的一個(gè)俄羅斯嵌套娃娃,在打開嵌套娃娃時(shí)他們會(huì)發(fā)現(xiàn)其中又是一個(gè)小一些的嵌套娃娃,就這樣一層一層,在最后一個(gè)很小的娃娃里面是一張紙條,上邊寫著“如果我們只是雇傭那些不如我們的雇員,公司將逐漸成為侏儒,不過如果我們雇傭的員工總是要超越我們本身,有朝一日公司會(huì)成為巨人?!痹缭谏蟼€(gè)世紀(jì)50年代的時(shí)候,奧格威先生就理解了商務(wù)以人為本的道理,而隨著時(shí)間的推移,這條道理顯得越來越正確。
4. 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。
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(cè)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50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18-24個(gè)月,但“摩爾定律”依然有效。
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(jìng)爭(zhēng)。在紀(jì)念這一定律發(fā)表50周年之時(shí),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?!?
毫無疑問,“摩爾定律”對(duì)整個(gè)世界意義深遠(yuǎn)。在回顧50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?!澳柖伞焙螘r(shí)失效?專家們對(duì)此眾說紛紜。
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?!澳柖伞笨隙ú粫?huì)在下一個(gè)50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。
5. 摩爾定律的前景
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集成電路[/caption]
摩爾定律問世已50年,人們不無驚奇地看到半導(dǎo)體芯片制造工藝水平以一種令人目眩的速度提高。Intel的微處理器芯片Pentium 4的主頻已高達(dá)2G,2011年推出了含有10億個(gè)晶體管、每秒可執(zhí)行1千億條指令的芯片。這種發(fā)展速度是否會(huì)無止境地持續(xù)下去是人們所思考的問題。
從技術(shù)的角度看,隨著硅片上線路密度的增加,其復(fù)雜性和差錯(cuò)率也將呈指數(shù)增長,同時(shí)也使全面而徹底的芯片測(cè)試幾乎成為不可能。一旦芯片上線條的寬度達(dá)到納米(10
-9米)數(shù)量級(jí)時(shí),相當(dāng)于只有幾個(gè)分子的大小,這種情況下材料的物理、化學(xué)性能將發(fā)生質(zhì)的變化,致使采用現(xiàn)行工藝的半導(dǎo)體器件不能正常工作,摩爾定律也就要走到盡頭。
從經(jīng)濟(jì)的角度看,正如摩爾第二定律所述,20-30億美元建一座芯片廠,線條尺寸縮小到0.1微米時(shí)將猛增至100億美元,比一座核電站投資還大。由于花不起這筆錢,迫使越來越多的公司退出了芯片行業(yè)。
毫無疑問,摩爾法則對(duì)整個(gè)世界意義深遠(yuǎn)。不過,隨著晶體管電路逐漸接近性能極限,這一法則將會(huì)走到盡頭。摩爾法則何時(shí)失效?專家們對(duì)此眾說紛紜。早在1995年在芝加哥舉行信息技術(shù)國際研討會(huì)上,美國科學(xué)家和工程師杰克 基爾比表示,5納米處理器的出現(xiàn)或?qū)⒔K結(jié)摩爾法則。中國科學(xué)家和未來學(xué)家周海中在此次研討會(huì)上預(yù)言,由于納米技術(shù)的快速發(fā)展,30年后摩爾法則很可能就會(huì)失效。前不久,摩爾本人認(rèn)為這一法則到2020年的時(shí)候就會(huì)黯然失色。一些專家指出,即使摩爾法則壽終正寢,信息技術(shù)前進(jìn)的步伐也不會(huì)變慢。
物理學(xué)家加來紀(jì)雄(Michio Kaku)是紐約城市大學(xué)一名理論物理學(xué)教授,稱摩爾定律在叱咤芯片產(chǎn)業(yè)47年風(fēng)云之久后,正日漸走向崩潰。這將對(duì)計(jì)算機(jī)處理進(jìn)程產(chǎn)生重大影響。在未來十年左右的時(shí)間內(nèi),摩爾定律就會(huì)崩潰,單靠標(biāo)準(zhǔn)的硅材料技術(shù),計(jì)算能力無法維持快速的指數(shù)倍增長。
加來紀(jì)雄表示導(dǎo)致摩爾定律失效的兩大主因是高溫和漏電。這也正是硅材料壽命終結(jié)的原因。加來紀(jì)雄表示這與科學(xué)家們最初預(yù)測(cè)摩爾定律沒落大相徑庭。科學(xué)家應(yīng)該能繼續(xù)挖掘硅部件的潛力,從而在未來幾年時(shí)間里維持摩爾定律的生命力;但在3D芯片等技術(shù)也都耗盡潛力以后,那么也就將達(dá)到極限。
各領(lǐng)域科學(xué)家以及產(chǎn)業(yè)分析師們都預(yù)測(cè)到了摩爾定律的失效。然而研究者們同時(shí)又提出,不斷進(jìn)步的芯片結(jié)構(gòu)和部件使得摩爾定律在今天依然有效。就連被稱作“建立在摩爾定律之上”的Intel公司宣布隨著采用納米導(dǎo)線等技術(shù)的新型晶體管逐漸取代傳統(tǒng)的半導(dǎo)體晶體管,已經(jīng)進(jìn)入“大叔”級(jí)別的“摩爾定律”,將不能繼續(xù)引領(lǐng)電子設(shè)備發(fā)展的節(jié)奏。
業(yè)界有專家預(yù)計(jì),芯片性能的增長速度將在今后幾年趨緩。一般認(rèn)為,摩爾定律能再適用10年左右。其制約的因素一是技術(shù),二是經(jīng)濟(jì)。
制約因素之一:技術(shù)
從技術(shù)的角度看,隨著硅片上線路密度的增加,其復(fù)雜性和差錯(cuò)率也將呈指數(shù)增長,同時(shí)也使全面而徹底的芯片測(cè)試幾乎成為不可能。一旦芯片上線條的寬度達(dá)到納米(10
-9米)數(shù)量級(jí)時(shí),相當(dāng)于只有幾個(gè)分子的大小,這種情況下材料的物理、化學(xué)性能將發(fā)生質(zhì)的變化,致使采用現(xiàn)行工藝的半導(dǎo)體器件不能正常工作,摩爾定律也就要走到它的盡頭了。
制約因素之二:經(jīng)濟(jì)
從經(jīng)濟(jì)的角度看,正如上述摩爾第二定律所述,目前是20-30億美元建一座芯片廠,線條尺寸縮小到0.1微米時(shí)將猛增至100億美元,比一座核電站投資還大。由于花不起這筆錢,迫使越來越多的公司退出了芯片行業(yè)。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Cyber Cash公司的總裁兼CEO丹 林啟說,“摩爾定律是關(guān)于人類創(chuàng)造力的定律,而不是物理學(xué)定律”。持類似觀點(diǎn)的人也認(rèn)為,摩爾定律實(shí)際上是關(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。摩爾當(dāng)初提出他的觀察報(bào)告時(shí),他實(shí)際上是給了人們一種信念,使大家相信他預(yù)言的發(fā)展趨勢(shì)一定會(huì)持續(xù)。