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摩尔定律由戈登·摩尔于 1965 年提出。本文将为您解释该定律的具体含义及其描述的特征。
摩尔定律的含义
该定律由英特尔创始人戈登·摩尔在 1960 年代提出。摩尔定律涉及计算机性能的定期控制。1997 年的研究证实了该定律——但严格来说，它并不是一条定律。
- 摩尔定律规定，计算机和技术设备的性能大约每 18 个月就会翻一番。因此，它并不是一条真正的定律，更像是一个经验法则。
- 最初计划每一年性能就会翻一番。经过进一步验证，该计划被延长至两年。
- 1965 年，戈登·摩尔提出了一项理论，即技术和经济因素在终端设备或集成电路的发展中相互影响。在此期间，成本保持不变。因此，设备性能不断提高，而价格却不会上涨。
- 许多芯片制造商都遵循了这条定律，因为他们遵循了英特尔创始人的建议。产品按照摩尔定律制造，预测也得以实现。
摩尔定律的起源
戈登·摩尔是英特尔公司的联合创始人，也是半导体行业的先驱。20 世纪 60 年代，他曾在费尔柴尔德半导体公司工作，该公司是现代微芯片的诞生地之一。
- 1965 年，摩尔在《电子杂志》上发表了一篇短文，他观察到集成电路上的晶体管数量几乎每年都会翻一番，而生产成本却保持不变。
- 最初，这个观察结果只是经验性的发现，并不是物理规律。后来，它被称为“摩尔定律”，成为整个计算机行业创新和规划的指导方针。在随后的几十年里，摩尔将他的估计调整为每 18 到 24 个月翻一番。
技术影响——微型化和性能提升
数十年来，摩尔定律深刻影响了微电子的发展。每一代新芯片都能在更小的空间内容纳更多的晶体管。
- 结构尺寸从 1970 年代的数微米下降到现在的几纳米。这种微型化不仅提高了计算能力，还提高了能源效率。
- 同时，每个晶体管的成本也大幅下降。这些进步促成了个人电脑、智能手机、云计算和人工智能的爆炸性发展。
摩尔定律的局限性
自 2010 年代以来，摩尔定律越来越受到物理和经济方面的限制。
- 如今，晶体管的尺寸仅为几纳米——由于量子效应和热效应的影响越来越大，更小的结构几乎无法稳定地制造出来。
- 此外，新制造工艺的开发成本也在迅速上升。由于必须限制热量产生，现代处理器的时钟频率几乎无法再提高。因此，制造商们越来越注重并行处理和专用芯片，以实现性能提升。
替代方案和进一步发展
为了突破传统微型化的局限，研究人员和工业界正在努力开发新的概念——即所谓的 超越摩尔定律的方法。其中包括：
- 3D 芯片设计，将多层晶体管堆叠在一起
- 神经形态芯片，模仿人类大脑的工作方式
- 量子计算机，使用量子位而不是比特，实现全新的计算模式
对现代行业的影响
经典摩尔定律的终结产生了深远的影响：
- 在人工智能领域，进步必须越来越多地通过更好的算法而不是更快的硬件来实现。
- 在云行业，能源需求正在急剧增长，因此效率和冷却成为关键问题。
- 在消费电子领域，创新周期正在放缓，这有利于延长产品寿命和创造新的商业模式。
