为什么摩尔定律一向没死 但人们还会继承猜测它要死

择要：本文分解了为什么摩尔定律会一向成长, 但人们还会继承错误地猜测摩尔定律要死的本质缘故起因。

1/ 关于摩尔定律的话题，我在 2016年， 在我的微信公家号里写了六篇连载文章， 问题叫做 ”摩尔定律还能走多远?"

2/ 那么最后的结论是摩尔定律是个经济纪律， 是一个技能成长，市场扩大，单价低落，利润再回馈到研发的良性轮回。

3/ 可是细心调查，会发明存在这样一个题目，就是许多业界的大拿，不绝猜测摩尔定律要死掉，可是摩尔定律从 1965年四月被初次提出来往后，已经五十五年了，一向没死。

4/ 闻名芯片计划专家 Jim Keller 在最近和 Lex Fridman 的一个访谈中， 是这么讲的: "我被奉告， 摩尔定律在十到十五年内要死掉。我开始觉得这是真的，可是十年往后，人们照旧说它在十到十五年内要死掉。然后有一段时刻(人们说)它在五年内要死掉，然后又回到十年。其后有一天，我抉择，不再担忧这个工作了”。

5/ "然后我插手 Intel, 全部的人都说摩尔定律要死了，我其时想，这好悲伤，(英特尔)就是摩尔定律的公司。可是(摩尔定律)没死，它老是即将要死。你知道，人道老是喜好那种天下歼灭之类的谈吐，我们会没吃的了，会没氛围了，会没有保留空间了，等等"

6/ 先把摩尔定律给回首一下，传统界说是单元面积的晶体管数量每两年翻一番。但现实上它底下有许多几何差异的技能参数和维度。摩尔定律，2020年和 1980年对比:

单个晶体管的本钱: 从 0.1 美分跌到 一亿分之一美分，一万万倍的变革。

单元面积的晶体管数量: 从每平方毫米一千个，酿成每平方毫米一亿个，十万倍的增添。

单个芯片上的晶体管数量: 十万，酿成三百亿，三十万倍的增添。

fab 的本钱: 一百万到一百亿美元，一万倍的增添。

时钟速率：五百万赫兹到五十亿赫兹，一千倍的增添。

这些数据来自 2019年九月 Jim Keller 在加州大学伯克利分校做的一个果真演讲。

7/ 假如凭证单元面积的晶体管数量来算，四十年涨十万倍，约莫每两年均匀增添 78%， 靠近翻番。从芯片计划者的角度看，根基上就是同样数量标晶体管，每两年面积镌汰到早年的约莫 60%。 假如凭证单个晶体管成原来算，四十年一万万倍的变革，就是每两年价值酿本钱来的 45%， 可能说同样的钱两年后可以买 2.24倍的晶体管，这个速率比晶体管密度的增添还轻微要快一点。

8/ 凭证 Keller 的表明， 人们觉得摩尔定律就是一件事，晶体管变小，但外貌之下有几千个差异的创新，每一个单一的技能创新路径，都有本身的指数增添然后回报递减的曲线， 这个英文叫做 s-curve. 可以看一下这张图。

9/ 假如你是那一个单一技能创新路径的专家，已往几年指点山河，很是爽，认为本身有天主视角，你可以看得很清晰，同时你也知道，你这个技能蹊径，尚有五到十年就走到止境了。而更换你的技能路径的创新，有许多隐藏的差异偏向的选择，许多路径和现有技能路径不是一个领域，此刻的专家不懂很正常。可是这些更换的技能路径，暂且还在抽芽状态，还处于不成熟，相对简略的状态。此刻的专家无法提前看清晰， 以是， 他很天然地就会对周围人，对媒体说， ”摩尔定律尚有几年就完了“。可是我们作为傍观者，假如把这个当下的专家的判定，看成清规戒律，并以此指导投资，就肯定出题目。

10/ 好比说，想象一个芯片计划专家，早年一向是做单核处理赏罚器的，single core CPU. 很长时刻摩尔定律的增添，是靠进步处理赏罚器的时钟速率， 从七十年月初的 一个 mega hertz 涨到 2000年的 一个 giga hertz， 涨了一千倍。到1995年的时辰，他看得很清晰，处理赏罚器时钟速率上升的空间不多了，再过六七年，高出了三个 gigahertz， 要把时钟速率进步，存在也许芯片过热，乃至面对被销毁的伤害，没法更快了。然后他会很天然地说，摩尔定律再过五到十年就死了，时钟速率无法进步了。但他只是一根筋地去想时钟速率无法进步，假如别人跟他说，我们可以用多核处理赏罚器，我们可以增进缓存在芯片上的比例，高度并行的GPU 会用于神经收集计较， 2012年十月人工智能图像辨认内里有大的打破，2016年 gpu 支持的人工智能呆板可以打败围棋天下冠军，这些对象，要给一个 1995年的芯片计划者讲，是鸡同鸭讲，他无法领略，也无法想象的。他就只会像祥林嫂一样地一再，时钟速率无法进步，摩尔定律要死了。

11/ 再举一个例子，晶体管小型化的进程中，泄电的题目越来越大，原本栅极低下用的是二氧化硅的原料，当晶体管的栅极长度假如缩减到 45 纳米， 会有严峻泄电征象，没法在缩小了。 其后在 2007年，英特尔回收了所谓 hi-dieelectric metal gate 高K金属栅极晶体管的技能， 办理了泄电的题目。可是缩小到 25纳米的时辰，又会有个短沟道效应的泄电题目，2011年又回收 FinFET 技能办理了这个泄电题目。七纳米以下，此刻更换 FinFET 的新的架构叫做Gate-all-around FET (GAAFET)。

12/ 一个硅原子的直径约莫是 0.2 纳米， 七纳米，约莫相等于三十多个硅原子， 以是我们小型化到两三个原子的标准，尚有十年阁下。假如现有物理标准小型化到了极限，隐藏的更换技能路径尚有 ：自旋电子学 (Spintronics)的自旋态，基于量子地道效应的地道结，等等。就不必然非在物理小型化上面做文章，但如故实现等价的计较手段的进步。到时辰怎么做，走一步看一步就好了。

13/ 过后看这个技能演变，内里有个很大的误区，就是”过后诸葛亮，事前猪一样“。由于上面提到的不管是 高K金属栅极晶体管的技能, 照旧 finfet, 照旧 gaafet, 尚有此刻最新的极紫外光刻技能 euv, 不管是多核处理赏罚器，gpu, 尚有此刻许多创业公司在做的专属人工智能芯片，等等都是多少个技能相互竞争，许多其余技能路径的研发都失败了，只有这几个对象冒头了， 成了最佳选择。在他们乐成之前，我们觉得摩尔定律已经到了断港绝潢，纵然对将来有但愿，也并不确定下面的出路在哪一个偏向，在其时看，将来存在极大的不确定性。但后人看这段汗青，觉得他们是天然而然计划布置好的，要注定要在某个时刻呈现的， 这种汗青观是不切合现实， 极为谬误的。

14/ 那会有气馁者来质疑，你怎么可以担保新的技能就比此刻的技能更好，更快?

（编辑：湖南网）

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