摩尔先生以及巧克力工厂

1965年，年轻的科学家、美国仙童半导体公司研究部主任戈登·摩尔大胆预言：电脑芯片中含有的电子元件的数目将以极快的速度增加。摩尔认为，新技术新工艺将不断提高芯片的集成密度和运行速度，大约每隔18个月，芯片中晶体管的集成数将翻一番，微处理器的速度将提高一倍。摩尔预测的芯片内晶体管数量增长的规律，后来被人们奉之为“摩尔定律”。 当时，戈登·摩尔的预测真是不可思议，而且听起来近乎妄言，因此并没有引起大家太多的注意。随着岁月的流逝，电子工业的发展反复印证了摩尔预言是正确的，甚至可以说是非常准确的。在芯片的发展历程中，1965年，世界上最复杂的芯片可以集成64个晶体管，1969年的4004芯片发展到2300个，1982年的80286发展到10万个，1993年的奔腾芯片增长到300万个，1999年的奔腾三代已经增长到了950万个。英特尔公司最近宣布，2010年集成度将达到10亿个。不可否认的是，摩尔定律不仅正确地预测了芯片的发展速度和运行速度，而且无形中对世界电子工业的飞速发展起到了不可磨灭的鼓舞和推动作用。 15年前，曾经有些科学家对摩尔定律产生过怀疑，但是，在芯片的发展历程中，他们的怀疑却一再被事实所否定以至于显得有些自讨没趣。现在摩尔定律早已被世界电子业界奉为了金科玉律。人们对摩尔定律今后是否继续灵验保持沉默，倒是摩尔自己站出来发言了。1995年，在一次国际性学术会议上，摩尔先生在回顾了芯片发展历史后认为，摩尔定律是否继续灵验值得怀疑。 摩尔认为，微处理器芯片如果要继续保持摩尔定律所定的速度发展，实践中将会遇到许多的困难和技术问题，而最主要的问题是制造高性能芯片的投入成本将会大幅增加。摩尔的理由是，芯片的制造工艺已经变得越来越复杂，其制造费用也越来越昂贵。摩尔说得不无道理，以英特尔公司为例，1968年公司刚创建时，制造芯片所投入的全部设备总价值仅为l万美元左右，而目前英特尔公司每投入二种新型芯片的主产没备，其投资额都达15亿～30亿美元，而5年后将达到50亿美元，制造商的资金投入正在以比收入回报快得多的速度增长，技术前进的步伐正在受到高额投入的限制。摩尔认为，在未来的10年内，翻一番的速度会下降，可能会慢一半左右，翻一番的时间将会是3年而不是18个月，看来摩尔自己在判摩尔定律的“死刑”！ 初听起来，摩尔的说法使人觉得有些不着边际，但是我们不要忘了，1965年摩尔定律刚提出来时，不也是使当时的人们觉得不着边际吗？再过若干年，历史会不会再次证明摩尔的观点？ 在高新技术领域，新产品开发的高成本、工厂设施天文数字般的巨额投资，会使多数大公司不愿意也不可能加入芯片生产的竞争。不仅如此，许多技术上的难题也日益显现出来。美国半导体工业协会多年来一直是对摩尔定律的前景持乐观态度的，但现在似乎也变得谨慎起来。他们不得不承认，目前新型的芯片里密密麻麻排列的晶体管之间的距离，已经小到180纳米。按照摩尔定律进行推算，到2005年，将减小到100纳米，要达到这样的排列密度，必须尽快解决传统技术、传统材料难以逾越的难题。英特尔公司的研究人员也认为，如果在技术上不能迅速找到可行的解决方案，那么，摩尔定律的命运将是在劫难逃。当然，我们也可以听到不同的声音，2000年10月11日，IBM公司的一位副董事长乐观地宣称，摩尔定律至少在今后10年内光彩依旧，其理由是技术难题完全可以被攻克。 看来，摩尔定律是否能一如既往地光彩照人，将取决于两个方面：一、巨额投入的增加与投资回报比率减少的反差问题能否得到解决，搬掉投资方面的绊脚石；二、专家们是否能研究开发出更多、更有效的新工艺、新设备和新材料，打掉技术上的拦路虎。 世纪之交，神话一样灵验了几十年的摩尔定律，正在经历一次里程碑式的“生死考验”，纳米技术能否挽救摩尔定律呢？