一、摩尔先生的预言诞生40年 
       现在，摩尔定律在计算机行业里已是众所周知了。摩尔定律最现代和流行的表达即是：在价格不变的情况下，计算机芯片（集成电路，即IC）的运算能力每18个月提高1倍；或是，芯片上的晶体管数量每18个月翻一番。人们因此把摩尔定律称为计算机革命的基础。
    英特尔公司（摩尔先生也是该公司创始人之一）在1971年，生产出的第一块可以投入实际运行的硅芯片上只含2300个晶体管，而在今年（2005年），将推出含有17亿个晶体管的芯片（读者们如有兴趣可以计算一下，其速度几乎恰好符合摩尔定律的表述）。这巨大而快速的发展使得今天孩子们手中的电子玩具的运算能力，也远远超过1969年美国国家航空和宇宙航行局（NASA）的登月车！
    然而，摩尔定律与牛顿的万有引力定律或爱因斯坦的相对论是完全不同的，后两者的阐述是十分正确的。摩尔定律只是一个快速的推测，一个基于当前事件，而对未来发展的推测。它诞生于戈登·摩尔先生在1965年4月19日发表于《电子学杂志》上的文章。在文章中，摩尔先生提出集成电路的能力将每年翻一番。在1975年，他对这一提法做了修正，称集成电路的能力将每两年翻一番。在1997年，摩尔先生接受的一次采访中，他说：“我从没说过18个月。”
    摩尔定律并不是经过多年研究而得出的科学公式，而只是出现在一篇关于未来发展的文章中的一个推测。摩尔先生也许认为这篇文章在两周后就会被人淡忘。
    在摩尔先生1965年的文章中，有一个更有趣的观点，他认为“集成电路将引导出一些奇迹的诞生，例如家用计算机或至少是终端连结到一个中央计算机，自动控制汽车和个人可携带通信设备。”这是在1965年的一个令人惊叹的预测！他已预感到了个人电脑和移动电话的出现！！
    顺便提一下，另一位计算机科学家，“鼠标之父”道格拉斯·恩格尔巴特博士有着与摩尔先生相似的观点，并早在1960年2月于美国费城举行的国际电路大会上就提出了这一预测，而摩尔先生正是当时的听众之一。
   二、摩尔定律：不是神话的神话 
    1万美元——这是不久前英特尔为一本40年前的老杂志开出的悬赏花红。对这家年销售额200多亿美元的公司来说，这显然不是一个大数字。如果考虑到这本杂志的意义，这1万美元更是不值一提。这本杂志中的一条预言，不仅成为了芯片霸主英特尔的圣经，更为如今数千亿美元的芯片工业定下了发展基调。
    这就是摩尔定律——信息产业最重要的产业规律。
    如今，摩尔先生已经以英特尔公司名誉董事长身份退休。披着加州的阳光，在硅谷的湾区垂钓，是这位亿万富翁的一大享受。与老摩尔的清闲对应的，是硅谷乃至整个世界的疑惑，人们一直在追问一个问题：摩尔定律还有多久的寿命？这关系到芯片工业未来该如何发展。
    答案并不简单。
    没有光环的预言
    1965年4月19日，《电子学杂志》刊登了一位36岁的工程师的文章——《往集成电路里塞进更多元件》，这位名叫戈登·摩尔的工程师以一个拗口的句子，对芯片业作了一个预言。他说，为了求得最低成本，集成电路的复杂性大约每一年就会翻一番。
    摩尔的文章不长，算上几张图片和表格，也只有3页；而且，被安排在了毫不起眼的第114页。
    为了更加形象地表述，摩尔把自己的预言归结为：每过1年，一块集成电路上的晶体管数量就会翻番。
    到1975年，摩尔把“翻番”的时间修正为2年。
    摩尔的预言完全是一个经验公式的产物，是基于对50年代以来集成电路发展规律的总结和延伸。实际上，在1960年，斯坦福大学的道格拉斯·恩格尔伯特就曾发现了类似的规律。
    恩戈伯特先生，因为在1968年发明了第一个鼠标而名垂青史。他的鼠标，如今看来幼稚得可爱——半块砖头大小的木头盒子，装着两个大轮子，拖着一根“尾巴”。当时，微型计算机根本还没踪影，鼠标的广泛应用，要一直到20多年后微软发布Windows3.0。
    和鼠标类似，摩尔定律在当时也没有多大的反响。在“定律”发布时，英特尔公司都还没有成立。摩尔本人当时也没有想到给自己的这个预言戴上“定律（Law）”的帽子。
    如今看来，可能摩尔本人当时也未必十分看重自己的这篇稿子，一次，他把这本杂志借给朋友之后，就再也没能找回来。这使得英特尔如今不得不抛出了1万美元的“悬赏”。
    40年前的硅谷，虽然还不成熟，但是各种新兴思维已经开始激荡，各路豪杰正欲大展身手。
    在《电子学杂志》的文章发表时，摩尔还在仙童半导体公司（这是硅谷半导体产业人才的“黄埔军校”）。3年后，他和安迪·葛鲁夫等人一同创立了英特尔。1971年，英特尔研制出了第一块微处理器——4004，然而，直到上世纪80年代，随着IBM采用英特尔芯片和微软的DOS操作系统，发明了PC之后，英特尔才真正作为行业风向标，主导了信息技术革命的进程。
    诉说摩尔定律这段为人鲜知的开始，其实只是为了说明一个事实：摩尔定律并非生来就带有今天这样的光环，它诞生于新技术掀起产业大革命的前夜，它的本意是挖掘技术和产业相融合的节奏韵律，而且，需要不断修正。
    事实上，刻意追求“摩尔定律”描述的翻番时间，究竟是“18个月”还是“24个月”，或者其他，本身就是对摩尔定律的教条式理解。40年来，摩尔定律长盛不衰的关键，是它倡导的那种通过持续不断的技术创新，拉动产业发展的精神。
    就这样被“神化”
    从1971年英特尔发布4004芯片开始，到2004年英特尔最顶级的服务器芯片“安腾2”，对照其中晶体管数量增长的曲线，可以发现，这根呈几何级数增长的线条和“摩尔定律”描述的“18或24个月翻番”的轨迹相当吻合。
    英特尔是摩尔定律的最佳实践者，也是最大的鼓吹者。
    “英特尔是基于摩尔定律来制定发展战略的。”英特尔负责技术战略的副总裁基辛格承认：“建造工厂，开发处理器，甚至在把产品推向市场，我们都是参照这样一个周期。就像一个钟表，我们根据这个钟表的运转制定我们的战略。”
    如果说，英特尔的形象标志是“IntelInside”的商标图案，那么它的精神旗帜就是“摩尔定律”。摩尔定律勾勒的是英特尔从默默无闻的内存制造公司，脱胎换骨一举成为全球IT行业支柱企业的过程。在2000年互联网泡沫破裂之前，英特尔的股价一直是与摩尔定律一同，向着极限冲高。
    对摩尔定律的怀疑，很容易就会转化到对英特尔前景的怀疑；对摩尔定律的崇拜，也会被延伸到对英特尔的崇拜。
    这应该可以被认为是英特尔如今竭力为摩尔定律的有效性作辩护的动机。
    在上世纪70年代末，摩尔定律开始被业界所广泛接受，这时，它被认为描述了技术进步速度的一种极限状态，它预言的创新速度，成为技术公司追求的目标。进而，从目标变成了“底线”。
    随着PC的普及，摩尔定律的意义开始延伸，从描述集成电路中晶体管的密度，转变为描述计算机的升级速度——CPU的速度、硬盘的容量、内存的大小，都遵循着摩尔定律的节奏奋力窜升。与此同时，每台电脑的价格基本保持不变。
    在信息技术革命的最“高烧”时期，许多IT企业甚至将摩尔定律作为自己发展的准绳——如果赶不上这个极速，就有可能被竞争对手打入地狱。为此，摩尔定律被细化了：每周，技术上就必须进步1％。
    当摩尔定律成为英特尔的时钟，当英特尔成为产业的标杆，当整个产业“集体无意识”般地用摩尔定律思考，摩尔定律已经成为一种宗教，英特尔成为当仁不让的权威。
    人们都没有理由地给与信任时，摩尔定律就被神话了。客观上，它的确以最短的时间，催生了信息技术产业的革命性变革，不过，以“神话”代替思考的弊端，也在不断累积。
    难道创新仅仅意味着越来越快的CPU、越来越大的硬盘和内存？
    在PC时代被神化的摩尔定律，现在看起来像是钻了“计算能力”的牛角尖。它或许可以指导工程师们挑战极限，但是，股市和消费者还是大声说出了怀疑。
    创新没有止境
    打开一个软件，如果你需要等1分钟，那是绝对不可接受的。面对电脑屏幕，哪怕要发10秒钟的呆也像是一种煎熬。可是，等1秒钟和等待0.1秒，能有多大区别呢？至少，这构不成买一台新电脑的理由。
    摩尔定律，在技术远远不能满足需求之前，它的头顶是一片广阔的天空。此后，就是一块天花板。
    英特尔一直在想办法，让“天花板”也能越飞越高。几年前，英特尔中国区一位高层曾经私下里认真地问记者：“你们觉得电脑有什么用。”记者们想了想，说：“上网，写东西，打游戏，没了。”
    英特尔在中国常年赞助一个多媒体创意设计活动——Flash、DV等，目的就是希望能够让多媒体应用成为“需求飞翔的翅膀”。不过，直到现在，对在电脑前剪辑自己的电影的那一族，还被称为是“发烧”；为了通过3D游戏，促进高端电脑的销售，英特尔常年赞助了电脑游戏的“世界杯”——WCG，可是如今，网游开发商们为了适应大多数电脑配置不高的现状，争相开发简单的2D游戏。
    这其实是一个很简单的道理。人们购买汽车，不会一味追求发动机的马力——舒适、安全、便利等综合性的体验，才是在成熟市场中竞争需要考虑的东西。
    2003年，英特尔推出了新一代笔记本电脑芯片平台——迅驰。观察家们发现，这是英特尔第一次发布主频速度低于前一款产品的CPU。对于迅驰，英特尔强调的卖点不是速度，而是无线上网的特性、轻薄的外形，以及省电的性能。
    迅驰获得了极大的成功——当英特尔在台式机市场的占有率稍稍下滑时，在笔记本市场，英特尔地位更加稳固了。
    不过，这是不是意味着摩尔定律彻底失效呢？如果真的失去了摩尔定律的指针，技术发展的节奏感到哪儿去找呢？
    事实上，摩尔定律并没有失效。尽管在PC领域，速度已经不再重要，但其他一些新兴领域，倍增效应还是随处可见——你的MP3播放器，从几年前的64兆不是已经增大到256兆了么；手机的摄像头，30万像素已经落伍，现在起码要是130万吧；iPod已经有60G的了；高清晰度电视，将来的画面质量和信号传输要求，都在等着技术的乘法。
    最起码的，新的定律已经揭示，互联网的信息总量，正在以几何级数增长；作为应对，处理这些信息的技术，需要摩尔定律的指针。如果说，过去，摩尔定律追求的是在“计算力”方面挑战“垂直极限”，未来，摩尔定律需要在更多个平台，鞭策技术进步。
    问题是，在这些领域，“摩尔定律”的教主英特尔，会占有怎样的位置。目前，英特尔拿出的对策是“数字家庭”策略，希望把影响力从“书房”转移到“客厅”。不过，距离成功还很遥远。
    戈登·摩尔曾经说，每次修正摩尔定律时，眺望未来两、三代的技术，总感觉有巨大的障碍需要克服。不过，技术创新在过去40年把这些障碍全都抛在了身后。
    人类改造世界的愿望永远没有止境，由此，创新也不会有止境。找一条新的跑道，以创新之心发起新的冲刺，摩尔定律就不会死。
    “摩尔定律”，生日快乐。
   三、“短期内不会寿终正寝” 
    今年4月19日，是“摩尔定律”问世40周年。前不久，美国媒体采访了这一定律的始作俑者、硅谷的创始人之一戈登·摩尔。下面是访谈的主要内容。
    问：“摩尔定律”是如何形成的？
    摩尔：在《电子学杂志》创刊35周年之际，编辑曾约我写一篇文章，对半导体元件在未来10年内的发展前景作一瞻望。我在文章中力求阐明这样的观点：集成电路将是促使成本降低的途径。所以，我作了这样的推断。当时能搞出来的最大电路，可容纳约30个元件。我通过回顾历史发现：晶体管在主板上的数量可以说是按4、8、16的倍率递增的，而且每年大约翻一番。这一推断不能说精确无比，我只是试图让世人意识到事态的发展更为复杂，成本也会大幅度降低，结果证明要比我有任何理由相信的准确得多。
    为这一推断取名叫“摩尔定律”的是我的一位朋友、加州理工学院的卡弗·米德。1975年，我对“摩尔定律”进行了修订，从那时以来我们差不多就一直以此作为依据。事实上，情况要比预期的稍许超前些，近年来的周期是不到24个月翻一番。
    问：您当时是否意识到元件数量翻番的含义？它能使人创造出什么来呢？
    摩尔：重读那篇文章，我注意到它讨论了个人电脑之类的概念。我本人也为这一发现而感到惊讶。这一切，我在1965年就预料到了。
    问：翻番的速度是否会放慢？有了新的物质，是否就能突破这一障碍了？
    摩尔：要是看不到某些无法逾越的障碍，那么，我永远也不可能作出超前两、三代的预测。
    由原子构成的任何物质，都有一个基本的极限。一旦达到这个极限，就再也不可能变得更小了，而在到达极限前则会受到某种程度的牵制。对于我来说，它将会再一次真正改变斜率。我曾经把它由每年翻一番变成每两年翻一番，速度也许会放慢到每三、四年翻一番。过了那个阶段，它们就会形成更大的芯片。安置在集成电路上的元件，届时将达到数十亿个。
    问：越过巅峰以后，会有什么物质来取代硅？
    摩尔：必须承认，我对量子点、纳米技术等取代主流的数字化硅是心存疑虑的。利用这些技术，显然可以制作更加微乎其微、却具有潜在高频的晶体管，但是你能把它们按数十亿个的规模连接起来吗？
    这项围绕着集成电路发展起来的技术，我以为是构筑复杂的微结构的基本途径。它非但没有被取代，反而实际渗透到许多其他的领域。MEMS和基因芯片现已问世，其中有些微流器件就是设置在芯片上的微型化学实验室。硅是一种非常强有力的技术，必然会得到广泛的应用。我可以想象碳纳米管被融入不同的金属界面，却不曾见到任何有充分理由取代硅晶体管的物质。
    问：人们已无数次地预测“摩尔定律”将寿终正寝，您对此有何看法？
    摩尔：过去10年间，我阅读了好多竞相预测的文章。有一个时期，我相信1微米会成为极限。但那个极限很快就跨越了，根本没有构成什么障碍。接着，我又认定四分之一微米也许走到尽头了，可它还是没有停步。现在我们快接近十分之一微米了。要知道，目前进行的探索是六十五分之一微米，短时期内怎么也没有寿终正寝的迹象。
    问：再过两个月，保罗·奥特里尼将出任英特尔的首席执行官，您对他有何忠告？
    摩尔：哦，他没有提出过这一要求（笑）。英特尔近来被重新整合成一个聚焦平台，从中足以窥见保罗希望它具备的发展态势的雏形。我想，这是一个值得探索的重大方向，因为不同的市场有不同的需要。
    问：回顾往事，哪些产品曾令您赞叹不已，誉之为“精美的杰作”？
    摩尔：被我视为里程碑的产品未必是制作精美的，但一定会蕴藏着巨大的经济潜能。英特尔最早研制的动态随机存取存储器（DRAM），容量只有1K，却是第一批给我们带来巨大收益的产品。可归入这个范畴的，还有第一批微处理器。我每每把它们看作是更具进化意义的产品。
    问：遵循“摩尔定律”获得额外的计算能力后，我们是否会研制出等同于人工智能的计算机？
    摩尔：人工智能是以截然不同于诺伊曼计算机的方式而形成的，我们目前走的路子不大可能获得那种东西。不过，我们最终会采取更近似于生物学的方法，这样会有很多机会达到此目的。但这不是一件简单的事。
    问：芯片在降价，但其制造设施的价格却越来越昂贵，这会给电子工业带来多大的影响？
    摩尔：在上世纪60年代，制作费用相对较为廉价，所以问题不大。成本明显上涨是在80年代——在这以前，劳动力和工程技术才是起主导作用的因素。英特尔1968年上马时率先搞出了2英寸晶片。如今，它已扩大到12英寸，直径是原先的6倍，面积达到36倍。所以，容量简直大得惊人，产量也随之提高。
    问：您对美国技术工业的未来是否持乐观态度？
    摩尔：在信息技术和生物技术的领域里，硅谷依然是开设公司的首选之地，各类人材一应俱全。但它在开创之初特有的锐气已今不如昔，遇到了来自其他地区的技术挑战。最大的不利条件是房价过高，难以吸引年轻人。对于美国的竞争力而言，这是一个真正的挑战。此外，我们的教育体制也不尽如人意。
    在世界上，我们也面临着巨大的挑战，特别是中国的影响力。今后20年，美国仍会表现出竞争上的优势，但不可能保持过去20年间一度享有的地位。中国培养的工程师，人数是美国的10倍。他们的技术水平正在飞速赶上来。
    四、摩尔定律失效后…… 
        摩尔定律是会失效的。总有一天物理定律将会使得一块芯片上的晶体管数目每18个月翻一番的增长成为历史。
    硅芯片制造商正试图将摩尔定律的期限延长15年。但是很多专家认为，随着微处理器速度的迅速提升，硅芯片必然将被其他材料所取代。
    英特尔公司的创立者之一、摩尔定律的提出者戈登·摩尔说：“任何指数函数一旦外推到一定程度都会遇到阻碍。物质由原子构成这一事实就是根本的局限所在。我们不可能做得更小了。”
    一旦找不到解决问题的办法，摩尔定律失效的话，电子产业蒙受的打击将是巨大的，因为这一产业一直以来就依靠越来越便宜而功能则越来越强大的芯片来赚钱。问题的根源在于这些硅片上的晶体管的本质。晶体管虽小却控制着电路中电子的流动，创造出电子信息中一个个的0和1。
    目前一块边长为半英寸的硅芯片上已经可以容纳不下十亿个晶体管，把它们在如此微观的情况下排列成一定的形态已经非常困难了。电路间分隔线的限度已经超越了目前通过工具所能实现的最小限度。
    最令芯片生产商们头疼的还有如何制造晶体管中包裹在电线外面的绝缘层——因为目前的绝缘层已经做得只有几个原子那么厚了。另外，排列紧密的晶体管工作时产生大量的热，甚至有可能将整块芯片熔化。
    其实很早就有人开始预言摩尔定律的期限了，但是年产值达2130亿美元的芯片制造业每一次都能依靠集体智慧通过技术手段化险为夷，不断拓展硅芯片的功能。
    工程师们的忧虑
    然而摩尔和其他一些科学家坦言，芯片制造业不断向单分子水平逼近的前景是令人担忧的。在单分子水平上，一旦有几个原子被放错了位置就会毁了整块芯片。
    IBM公司的副总裁伯尼·梅耶森曾预言人类必须在2020年之前找到硅的替代品。这时，与先前的方法截然不同的纳米技术仿佛使人们看到了解决问题的希望。
    芯片制造商通常是从一大块材料中分离和筛选出他们想要的结构。而通过纳米技术，他们将有可能从单个的分子开始构建出功能完全等同于芯片的物质——既能够储存数据又能用作电子通道的开关。这和传统的制造模式恰好截然相反。
    美国政府每年向纳米研究领域投入100亿美元，即便这样，资金仍显不足。英特尔的一位技术人员说，如果（纳米芯片）要在2020年之前投入市场的话，就必须从现在开始研发。
    从短期看，芯片业正要着手开发一种叫做高K电介质绝缘体的新型绝缘材料，想以此提高硅的能效。目前另一个热门领域是怎样在芯片上得到更精细的结构。
    到2010至2015年，纳米技术的各个分支都将为硅芯片的进一步开发提供帮助。例如，科学家们从1991年起开始研究的碳纳米管内能够导电，同时其尺寸大小也使得其完全能够替代今天的芯片上的电线，只是它的性能还不够稳定，难以控制。
    量子点
    从长远角度看，大约在2020年左右，硅的替代材料的研究将进入最优条件计算阶段。其它可能会有所作为的技术还有量子点（即能够在单个电子中操作的微小开关）和一种被称为“电子自旋学”的通过磁场技术来解决计算问题的方法。
    摩尔本人则对传统芯片制造技术在短期内被取代表示怀疑。如果成本太高的话，经济学将赶在技术之前终结摩尔定律。一家芯片制造厂大约值30亿美元，相当于一艘核动力航空母舰。
    《智慧论》一书的作者杰夫·霍金斯认为，问题的解决方法在于开发出一种工作模式更像人脑的新计算机。“人脑对问题的处理要比现在的电脑强得多。这是因为人脑的组织结构更有条理，而不是因为它有高效的处理器。”
    提出“摩尔定律”这个概念的前加州理工学院教授卡弗·米德认为芯片集成度的增长减缓并非是件坏事。“我们甚至还没开始利用现有的芯片能力。我想，这对整个行业来说是一件积极的事。这意味着我们必须重新开始思考问题了。”