戈登·摩尔与摩尔定律Gordon Moore and Moore’s Law
文章介绍英特尔联合创始人戈登·摩尔(1929–2023)及其提出的摩尔定律:集成电路上晶体管数量约每两年翻一番。该观察自1965年提出后成为半导体行业发展的核心预测框架,驱动数十年技术演进与投资决策。尽管近年面临物理极限挑战,其精神仍深刻影响芯片设计路线图。
Dave Farquhar
戈登·摩尔(Gordon Moore,1929年1月3日-2023年3月24日)是芯片制造商英特尔公司(Intel Corporation)的联合创始人。他提出了摩尔定律,该定律指出:集成电路(即计算机芯片)上的晶体管数量大约每两年翻一番。摩尔定律首次发表于1965年4月19日。
早年生活与教育
戈登·摩尔对化学的兴趣始于1940年,当时他收到一套化学实验套装作为圣诞礼物。这激发了他成为一名化学家的志向。他于1950年从加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)毕业,获得化学学士学位。
仙童半导体实验室
1954年获得化学博士学位后,摩尔进入贝克曼仪器公司(Beckman Instruments)旗下的肖克利半导体实验室(Shockley Semiconductor Laboratory)工作。但他后来与“叛逆八人帮”(the traitorous eight)一同离开,当时谢尔曼·费尔柴尔德(Sherman Fairchild)同意资助他们,并创立了具有深远影响的仙童半导体公司(Fairchild Semiconductor)。正是在这家公司工作期间,摩尔提出了摩尔定律的最初版本。
1965年,摩尔担任仙童半导体研发(R&D)总监。《电子学》杂志(Electronics Magazine)请他预测未来十年半导体元件行业可能的发展趋势。在1965年4月19日发表的一篇文章中,摩尔观察到高密度计算机芯片上的元件数量大约每年翻一番。他推测这一趋势至少将持续未来十年。十年后的1975年,他将预测的增速修正为大约每两年翻一番。这一修正后的预测后来被称为“摩尔定律”。该预测已成为半导体行业微型化的目标,并对技术变革的诸多领域产生了广泛影响。
摩尔本人并未预期摩尔定律会永远成立。1989年英特尔486 CPU发布后业界的反应颇具启示性。分析师警告称,不要期望486之后的下一代芯片能有同样巨大的飞跃,因为他们认为我们正逼近摩尔定律的极限。
英特尔公司
1968年7月,罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)和摩尔离开仙童公司,创立了NM电子公司(NM Electronics),后更名为英特尔公司(Intel Corporation)。摩尔担任执行副总裁直至1975年升任总裁。1979年4月,摩尔出任董事长兼首席执行官,任职至1987年4月转任董事长。1997年,他被授予名誉董事长称号。在诺伊斯、摩尔以及后来的安德鲁·格鲁夫(Andrew Grove)领导下,英特尔在计算机内存、集成电路和微处理器设计领域开创了多项新技术。
2000年,摩尔与妻子共同创立了戈登与贝蒂·摩尔基金会(Gordon and Betty Moore Foundation),初始捐赠价值约50亿美元。通过该基金会,他们最初聚焦于环境保护、科学研究以及旧金山湾区的发展。
2023年3月24日,摩尔在夏威夷的家中去世,享年94岁。时任英特尔CEO帕特·基辛格(Pat Gelsinger)缅怀他“以其洞察力与远见定义了整个科技行业”。
我们是否已走到摩尔定律的尽头?
目前普遍认为,是时候认真思考摩尔定律终结后的世界将是什么样子了。一个问题是:我们无法制造出宽度小于一个原子的导线。而像晶体管、二极管或电容器这样更复杂的元件,其宽度和深度始终需要多个原子。
我们尚未达到单原子尺寸成为限制因素的地步,但现实是:过去需要两年才能实现的尺寸缩减进步,如今已接近需要五年时间。
当今与几十年前另一个不同之处在于,一家公司要想同时在计算机芯片设计和制造两方面都做到出色,正变得越来越困难。过去,同时擅长这两方面确实存在内在优势。芯片设计师在设计芯片时,会充分考虑自身制造设施的优缺点。DEC Alpha CPU之所以如此出色,原因之一就在于它充分发挥了Digital Equipment Corporation制造设施的极限能力。
相比之下,如今AMD设计CPU的方式则完全不同。AMD已不再拥有自己的制造设施。他们专注于设计出尽可能优秀的CPU,而将制造环节交给其他厂商去解决。AMD专精于设计出色的芯片,而TSMC则专精于制造出色的芯片,无论芯片由谁设计。
如果说AI发展正遭遇瓶颈——我个人认为确实如此,无论这观点价值几何——那么摩尔定律的放缓便是其中一个原因。对AI而言,理想的情况是计算能力和效率每隔1到2年就实现一次重大突破。一旦股东们意识到这些进步需要五年时间才能实现,问题就来了。众所周知,股东们可没什么耐心。
David Farquhar是一位计算机安全专家、企业家和作家。自1991年起,他便开始从事计算机领域的专业写作,因此在复古计算机尚属新潮时,他就已开始撰写相关文章。自1994年起,他正式进入IT行业工作,并于2013年起专注于漏洞管理领域。他持有Security+和CISSP认证。如今,他每周撰写五篇博客,内容主要围绕1975年至2000年间的复古计算机和复古游戏。
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