什麼是摩爾定律?
摩爾定律指的是戈登·摩爾的觀點:微芯片上的晶體管數量每兩年翻一番,而計算機的成本卻減半。摩爾定律指出,我們可以預期計算機的速度和功能每隔幾年就會提高一次,而我們爲它們支付的費用會更少。摩爾定律的另一個原則斷言這種增長是指數級的。
要點
- 摩爾定律指出,微芯片上的晶體管數量大約每兩年翻一番,但計算機的成本卻減半。
- 1965 年,英特爾聯合創始人戈登·摩爾(Gordon E. Moore)提出了這一觀察結果,即後來的摩爾定律。
- 摩爾定律的另一個原理是微處理器的增長是指數級的。
理解摩爾定律
1965 年,英特爾(INTC ) 聯合創始人戈登·E·摩爾 (Gordon E. Moore) 推測,在給定單位空間內可容納的晶體管數量大約每兩年就會翻一番。
戈登·摩爾並沒有將自己的觀察結果稱爲“摩爾定律”,也沒有打算創立“定律”。摩爾是基於對英特爾芯片製造新興趨勢的觀察而做出這一表述的。最終,摩爾的洞察力變成了一種預測,而這種預測又成爲了被稱爲摩爾定律的黃金法則。
在戈登·摩爾首次提出這一發現後的幾十年裏,摩爾定律指導了半導體行業的長期規劃和研發目標的制定。摩爾定律一直是技術和社會變革、生產力和經濟增長的驅動力,是 20 世紀末和 21 世紀初的標誌。
摩爾定律意味着隨着集成電路上晶體管的效率越來越高,計算機、計算機上運行的機器以及計算能力都會隨着時間的推移變得更小、更快、更便宜。
年近 60 歲,依然精力充沛
50多年後,我們在許多方面感受到了摩爾定律的持久影響和好處。
計算
隨着集成電路中晶體管的效率越來越高,計算機變得越來越小,速度也越來越快。芯片和晶體管是包含碳和硅分子的微觀結構,它們完美排列,使電流沿電路移動得更快。微芯片處理電信號的速度越快,計算機的效率就越高。高性能計算機的成本每年都在下降,部分原因是勞動力成本下降和半導體價格下降。
電子產品
幾乎高科技社會的方方面面都受益於摩爾定律的運作。如果沒有微型處理器,智能手機和平板電腦等移動設備就無法運行;視頻遊戲、電子表格、精確的天氣預報和全球定位系統(GPS) 也是如此。
所有行業均受益
此外,更小、更快的計算機改善了交通、醫療保健、教育和能源生產——這些只是由於計算機芯片功能增強而取得進步的部分行業。
摩爾定律即將終結
專家一致認爲,計算機應該在 2020 年代的某個時候達到摩爾定律的物理極限。晶體管的高溫最終將使製造更小的電路成爲不可能。這是因爲冷卻晶體管所需的能量比已經通過晶體管的能量還要多。在 2005 年的一次採訪中,摩爾本人承認“……材料是由原子組成的這一事實是根本的限制,而且距離並不遙遠……我們正在突破一些相當基本的極限,所以總有一天我們將不得不停止製造更小的東西。”
創造不可能?
摩爾定律可能即將走向消亡,這一事實或許對芯片製造商來說最爲痛苦;因爲這些公司肩負着在現實物理條件下製造更強大芯片的任務。就連英特爾也在與自己及其行業競爭,以創造最終可能無法實現的東西。
2012 年,英特爾憑藉其 22 納米 (nm) 處理器,在量產產品中擁有世界上最小、最先進的晶體管。2014 年,英特爾推出了更小、更強大的 14nm 芯片;而如今,該公司正努力將其 10nm 芯片推向市場。
從直觀角度來看,一納米是十億分之一米,小於可見光的波長。原子的直徑約爲 0.1 至 0.5 納米。
特別注意事項
無限賦能和互聯未來的願景既帶來了挑戰,也帶來了好處。半個多世紀以來,晶體管的不斷縮小推動了計算技術的進步,但很快工程師和科學家就必須找到其他方法來提高計算機的性能。應用程序和軟件可能有助於提高計算機的速度和效率,而不是物理過程。雲計算、無線通信、物聯網 (IoT) 和量子物理學都可能在未來的計算機技術創新中發揮作用。
儘管人們對隱私和安全的擔憂日益增加,但從長遠來看,越來越智能的計算技術的優勢可以幫助我們保持更健康、更安全、更高效。
什麼是摩爾定律?
1965 年,喬治·摩爾 (George Moore) 假設,大約每兩年,微芯片上的晶體管數量就會翻一番。這一現象通常被稱爲摩爾定律,表明隨着時間的推移,計算進程將變得更快、更小、更高效。摩爾定律被廣泛認爲是 21 世紀的標誌性理論之一,它對未來的技術進步有着重大影響,同時也具有其可能的侷限性。
摩爾定律如何影響計算?
摩爾定律對計算能力的進步產生了直接影響。具體來說,這意味着集成電路中的晶體管變得更快了。晶體管導電,其中含有碳和硅分子,可以使電流在電路中運行得更快。集成電路導電速度越快,計算機運行速度就越快。
摩爾定律即將終結嗎?
根據專家意見,摩爾定律預計將在 2020 年代的某個時候終結。這意味着計算機預計將達到極限,因爲晶體管將無法在越來越高的溫度下在更小的電路中運行。這是因爲冷卻晶體管所需的能量將比通過晶體管本身的能量更多。