什么是摩尔定律?
摩尔定律指的是戈登·摩尔的观点:微芯片上的晶体管数量每两年翻一番,而计算机的成本却减半。摩尔定律指出,我们可以预期计算机的速度和功能每隔几年就会提高一次,而我们为它们支付的费用会更少。摩尔定律的另一个原则断言这种增长是指数级的。
重点
- 摩尔定律指出,微芯片上的晶体管数量大约每两年翻一番,但计算机的成本却减半。
- 1965 年,英特尔联合创始人戈登·摩尔(Gordon E. Moore)提出了这一观察结果,即后来的摩尔定律。
- 摩尔定律的另一个原理是微处理器的增长是指数级的。
理解摩尔定律
1965 年,英特尔(INTC ) 联合创始人戈登·E·摩尔 (Gordon E. Moore) 推测,在给定单位空间内可容纳的晶体管数量大约每两年就会翻一番。
戈登·摩尔并没有将自己的观察结果称为“摩尔定律”,也没有打算创立“定律”。摩尔是基于对英特尔芯片制造新兴趋势的观察而做出这一表述的。最终,摩尔的洞察力变成了一种预测,而这种预测又成为了被称为摩尔定律的黄金法则。
在戈登·摩尔首次提出这一发现后的几十年里,摩尔定律指导了半导体行业的长期规划和研发目标的制定。摩尔定律一直是技术和社会变革、生产力和经济增长的驱动力,是 20 世纪末和 21 世纪初的标志。
摩尔定律意味着随着集成电路上晶体管的效率越来越高,计算机、计算机上运行的机器以及计算能力都会随着时间的推移变得更小、更快、更便宜。
年近 60 岁,依然精力充沛
50多年后,我们在许多方面感受到了摩尔定律的持久影响和好处。
计算
随着集成电路中晶体管的效率越来越高,计算机变得越来越小,速度也越来越快。芯片和晶体管是包含碳和硅分子的微观结构,它们完美排列,使电流沿电路移动得更快。微芯片处理电信号的速度越快,计算机的效率就越高。高性能计算机的成本每年都在下降,部分原因是劳动力成本下降和半导体价格下降。
电子产品
几乎高科技社会的方方面面都受益于摩尔定律的运作。如果没有微型处理器,智能手机和平板电脑等移动设备就无法运行;视频游戏、电子表格、精确的天气预报和全球定位系统(GPS) 也是如此。
所有行业均受益
此外,更小、更快的计算机改善了交通、医疗保健、教育和能源生产——这些只是由于计算机芯片功能增强而取得进步的部分行业。
摩尔定律即将终结
专家一致认为,计算机应该在 2020 年代的某个时候达到摩尔定律的物理极限。晶体管的高温最终将使制造更小的电路成为不可能。这是因为冷却晶体管所需的能量比已经通过晶体管的能量还要多。在 2005 年的一次采访中,摩尔本人承认“……材料是由原子组成的这一事实是根本的限制,而且距离并不遥远……我们正在突破一些相当基本的极限,所以总有一天我们将不得不停止制造更小的东西。”
创造不可能?
摩尔定律可能即将走向消亡,这一事实或许对芯片制造商来说最为痛苦;因为这些公司肩负着在现实物理条件下制造更强大芯片的任务。就连英特尔也在与自己及其行业竞争,以创造最终可能无法实现的东西。
2012 年,英特尔凭借其 22 纳米 (nm) 处理器,在量产产品中拥有世界上最小、最先进的晶体管。2014 年,英特尔推出了更小、更强大的 14nm 芯片;而如今,该公司正努力将其 10nm 芯片推向市场。
从直观角度来看,一纳米是十亿分之一米,小于可见光的波长。原子的直径约为 0.1 至 0.5 纳米。
特别注意事项
无限赋能和互联未来的愿景既带来了挑战,也带来了好处。半个多世纪以来,晶体管的不断缩小推动了计算技术的进步,但很快工程师和科学家就必须找到其他方法来提高计算机的性能。应用程序和软件可能有助于提高计算机的速度和效率,而不是物理过程。云计算、无线通信、物联网 (IoT) 和量子物理学都可能在未来的计算机技术创新中发挥作用。
尽管人们对隐私和安全的担忧日益增加,但从长远来看,越来越智能的计算技术的优势可以帮助我们保持更健康、更安全、更高效。
什么是摩尔定律?
1965 年,乔治·摩尔 (George Moore) 假设,大约每两年,微芯片上的晶体管数量就会翻一番。这一现象通常被称为摩尔定律,表明随着时间的推移,计算进程将变得更快、更小、更高效。摩尔定律被广泛认为是 21 世纪的标志性理论之一,它对未来的技术进步有着重大影响,同时也具有其可能的局限性。
摩尔定律如何影响计算?
摩尔定律对计算能力的进步产生了直接影响。具体来说,这意味着集成电路中的晶体管变得更快了。晶体管导电,其中含有碳和硅分子,可以使电流在电路中运行得更快。集成电路导电速度越快,计算机运行速度就越快。
摩尔定律即将终结吗?
根据专家意见,摩尔定律预计将在 2020 年代的某个时候终结。这意味着计算机预计将达到极限,因为晶体管将无法在越来越高的温度下在更小的电路中运行。这是因为冷却晶体管所需的能量将比通过晶体管本身的能量更多。