摩爾定律50歲了，但未必撐得到60

　　摩爾定律本周日就將迎來(lái)50歲生日，但它或許撐不到60歲。

　　摩爾定律的大致內容是：計算機的計算性能或芯片上的晶體管數量大約每過(guò)兩年就會(huì )翻一番。自從英特爾聯(lián)合創(chuàng )始人戈登·摩爾(GordonMoore)1965年首次在《電子學(xué)雜志》(ElectronicsMagazine)的一篇論文中公布這一定律以來(lái)，整個(gè)科技進(jìn)程都在沿著(zhù)它的預測前進(jìn)。

　　芯片行業(yè)的穩步發(fā)展已經(jīng)給計算行業(yè)帶來(lái)了直接利益：每一代芯片的體積都比上一代更小，而性能至少與上一代持平，價(jià)格也更加便宜。2015年的英特爾芯片擁有數十億個(gè)晶體管，而摩爾發(fā)布論文時(shí)預計1975年將有6.5萬(wàn)個(gè)晶體管。

　　然而，芯片生產(chǎn)總歸要受制于物理極限，而英特爾這樣的公司正在逐漸接近這一極限。就連摩爾本人也在2010年接受采訪(fǎng)時(shí)表達了同樣的觀(guān)點(diǎn)。他說(shuō)，一旦晶體管的體積小到原子那么大，就不可能再小了。到那時(shí)，提升計算性能的唯一辦法就是調轉方向，增大芯片體積，所以成本也必然增加。

　　沒(méi)有多少人比英特爾CFO斯塔西·史密斯(StacySmith)更清楚這一狀況，他的工作就是確保英特爾的工程師繼續保持摩爾定律的有效性。他在該公司周二發(fā)布財報后接受了Re/code的采訪(fǎng)，并表示英特爾目前只能提前展望未來(lái)幾代芯片制造技術(shù)。他不愿多談之后的情況。

　　“摩爾定律是一種經(jīng)濟學(xué)觀(guān)察，而不是物理學(xué)觀(guān)察?！笔访芩拐f(shuō)，“摩爾發(fā)現，晶體管的單位成本會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移而下降，使得我們可以借此提升性能?！?/p>

　　曾幾何時(shí)，芯片小型化的趨勢似乎永無(wú)止境，但現在看來(lái)，這種物理極限將會(huì )給英特爾造成煩惱。截至上一季度末，該公司有半數的芯片出貨量都采用了新的14納米工藝，取代了之前的22納米工藝。

　　1納米等于十億分之一米，從紙面上看，一個(gè)英文句號的尺寸大約就相當于100萬(wàn)納米。14納米的物體體積小于常見(jiàn)的病毒細胞，基本與常見(jiàn)細菌的外細胞壁厚度相仿。

　　史密斯表示，展望未來(lái)，英特爾可以實(shí)現10納米工藝，但他也表現得很謹慎，不肯預測具體的時(shí)間。倘若按照常規的計劃，英特爾可能會(huì )在明年末的某個(gè)時(shí)間開(kāi)始生產(chǎn)10納米芯片。

　　英特爾還在“提前展望”7納米技術(shù)?！拔覀兛梢钥吹?納米，但這種提前展望表明，我們仍然可以按照以往的提升速度繼續降低晶體管的成本?！笔访芩拐f(shuō)。史密斯同樣沒(méi)有透露具體時(shí)間，但按照以往的慣例，該公司可能會(huì )在2018年的某個(gè)時(shí)候推出7納米工藝芯片。

　　在此之后，前景可能就會(huì )模糊。下一個(gè)里程碑將是5納米，按照之前的規律，大概會(huì )在2020年末實(shí)現。(5納米相當于一個(gè)DNA鏈的尺寸)。按照常規的2年產(chǎn)品周期計算，大約要等到2022年。很多人了解相關(guān)技術(shù)的人都給出了類(lèi)似的時(shí)間預測，那時(shí)距離摩爾定律60歲還有3年時(shí)間，而摩爾定律也將會(huì )達到它的邏輯極限。

　　談到這里，史密斯提到了英特爾CEO科再奇(BrianKrzanich)，他說(shuō)：“布萊恩會(huì )說(shuō)，從7納米縮小到5納米將變得更加困難，能達到這一水平的人將越來(lái)越少?！?/p>

　　英特爾會(huì )怎樣應對?他并沒(méi)有明說(shuō)，但這并不意味著(zhù)英特爾沒(méi)有制定長(cháng)期計劃。畢竟，該公司僅去年的研發(fā)成本就高達115億美元，高于2012年的101億美元，而且額外付出了100億美元的資本開(kāi)支。很少有人能夠跟上英特爾的步伐。10年前，擁有尖端芯片生產(chǎn)能力的企業(yè)有18家，今天僅剩4家，包括英特爾、三星、GlobalFoundries和臺積電。

　　但世界科學(xué)家永遠都懷有希望：世界各地的研究人員已經(jīng)證明，晶體管的體積可以降至3納米甚至1納米。2012年，澳大利亞的一個(gè)團隊就用一個(gè)磷原子制作了一個(gè)晶體管。但這些都是在嚴格的實(shí)驗室環(huán)境中實(shí)現的，遠未達到量產(chǎn)的水平。

　　另外還有其他一些材料可以取代硅來(lái)制作芯片：曾經(jīng)有人提到過(guò)硅鍺和純鍺，甚至是石墨。

　　英特爾尚未透露如何突破5納米。該公司曾經(jīng)多次透露，一項名為“遠紫外光刻”(Extreme UltraVioletLithography)的技術(shù)或許可以實(shí)現這一目標。但該技術(shù)價(jià)格昂貴、工藝復雜，只能在真空環(huán)境中進(jìn)行。

　　英特爾曾經(jīng)多次證明，有關(guān)摩爾定律將會(huì )終結的預言并不正確。但今后要繼續做到這一點(diǎn)，卻并非易事。