? ? ?摩爾定律定義
? ?隨著科技的發(fā)展，商品性能會(huì)變得越來(lái)越好，而價(jià)格卻變得越來(lái)越便宜。這正是科技的飛速發(fā)展給人們帶來(lái)的實(shí)惠。

摩爾定律是指IC上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。摩爾定律是由英特爾(Intel)名譽(yù)董事長(zhǎng)戈登·摩爾（Gordon Moore）經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀察發(fā)現(xiàn)得之。

摩爾定律發(fā)現(xiàn)

計(jì)算機(jī)第一定律——摩爾定律Moore定律1965年，戈登·摩爾（GordonMoore）準(zhǔn)備一個(gè)關(guān)于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器發(fā)展趨勢(shì)的報(bào)告。他整理了一份觀察資料。在他開(kāi)始繪制數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)驚人的趨勢(shì)。每個(gè)新芯片大體上包含其前任兩倍的容量，每個(gè)芯片的產(chǎn)生都是在前一個(gè)芯片產(chǎn)生后的18-24個(gè)月內(nèi)。如果這個(gè)趨勢(shì)繼續(xù)的話，計(jì)算能力相對(duì)于時(shí)間周期將呈指數(shù)式的上升。Moore的觀察資料，就是現(xiàn)在所謂的Moore定律，所闡述的趨勢(shì)一直延續(xù)至今，且仍不同尋常地準(zhǔn)確。人們還發(fā)現(xiàn)這不光適用于對(duì)存儲(chǔ)器芯片的描述，也精確地說(shuō)明了處理機(jī)能力和磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)容量的發(fā)展。該定律成為許多工業(yè)對(duì)于性能預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。在26年的時(shí)間里，芯片上的晶體管數(shù)量增加了3200多倍，從1971年推出的第一款4004的2300個(gè)增加到奔騰II處理器的750萬(wàn)個(gè)。

摩爾定律由來(lái)

　“摩爾定律”的創(chuàng)始人是戈登·摩爾，大名鼎鼎的芯片制造廠商Intel公司的創(chuàng)始人之一。20世紀(jì)50年代末至60年代初半導(dǎo)體制造工業(yè)的高速發(fā)展，導(dǎo)致了“摩爾定律”的出臺(tái)。

　　早在1959年，美國(guó)著名半導(dǎo)體廠商仙童公司首先推出了平面型晶體管，緊接著于1961年又推出了平面型集成電路。這種平面型制造工藝是在研磨得很平的硅片上，采用一種所謂"光刻"技術(shù)來(lái)形成半導(dǎo)體電路的元器件，如二極管、三極管、電阻和電容等。只要"光刻"的精度不斷提高，元器件的密度也會(huì)相應(yīng)提高，從而具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑＲ虼似矫婀に嚤徽J(rèn)為是"整個(gè)半導(dǎo)體工業(yè)鍵"，也是摩爾定律問(wèn)世的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　1965年4月19日，時(shí)任仙童半導(dǎo)體公司研究開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室主任的摩爾應(yīng)邀為《電子學(xué)》雜志35周年專刊寫了一篇觀察評(píng)論報(bào)告，題目是：“讓集成電路填滿更多的元件”。摩爾應(yīng)這家雜志的要求對(duì)未來(lái)十年間半導(dǎo)體元件工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)作出預(yù)言。據(jù)他推算，到1975年，在面積僅為四分之一平方英寸的單塊硅芯片上，將有可能密集65000個(gè)元件。他是根據(jù)器件的復(fù)雜性（電路密度提高而價(jià)格降低）和時(shí)間之間的線性關(guān)系作出這一推斷的，他的原話是這樣說(shuō)的："最低元件價(jià)格下的復(fù)雜性每年大約增加一倍。可以確信，短期內(nèi)這一增長(zhǎng)率會(huì)繼續(xù)保持。即便不是有所加快的話。而在更長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)的增長(zhǎng)率應(yīng)是略有波動(dòng)，盡管役有充分的理由來(lái)證明，這一增長(zhǎng)率至少在未來(lái)十年內(nèi)幾乎維持為一個(gè)常數(shù)。"這就是后來(lái)被人稱為"摩爾定律"的最初原型。

“摩爾定律”的應(yīng)用

“摩爾定律”歸納了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。這40年里，計(jì)算機(jī)從神秘不可近的龐然大物變成多數(shù)人都不可或缺的工具，信息技術(shù)由實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入無(wú)數(shù)個(gè)普通家庭，因特網(wǎng)將全世界聯(lián)系起來(lái)，多媒體視聽(tīng)設(shè)備豐富著每個(gè)人的生活。

　　這一切背后的動(dòng)力都是半導(dǎo)體芯片。如果按照舊有方式將晶體管、電阻和電容分別安裝在電路板上，那么不僅個(gè)人電腦和移動(dòng)通信不會(huì)出現(xiàn)，基因組研究到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造等新科技更不可能問(wèn)世。

　　“摩爾定律”還帶動(dòng)了芯片產(chǎn)業(yè)白熱化的競(jìng)爭(zhēng)。在紀(jì)念這一定律發(fā)表40周年之時(shí)，作為英特爾公司名譽(yù)主席的摩爾說(shuō)：“如果你期望在半導(dǎo)體行業(yè)處于領(lǐng)先地位，你無(wú)法承擔(dān)落后于摩爾定律的后果。”從昔日的仙童公司到今天的英特爾、摩托羅拉、先進(jìn)微設(shè)備公司等，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)圍繞“摩爾定律”的競(jìng)爭(zhēng)像大浪淘沙一樣激烈。

　　毫無(wú)疑問(wèn)，“摩爾定律”對(duì)整個(gè)世界意義深遠(yuǎn)。在回顧40年來(lái)半導(dǎo)體芯片業(yè)的進(jìn)展并展望其未來(lái)時(shí)，信息技術(shù)專家們說(shuō)，在今后幾年里，“摩爾定律”可能還會(huì)適用。但隨著晶體管電路逐漸接近性能極限，這一定律終將走到盡頭。“摩爾定律”何時(shí)失效？專家們對(duì)此眾說(shuō)紛紜。

　　美國(guó)惠普實(shí)驗(yàn)室研究人員斯坦·威廉姆斯說(shuō)，到2010年左右，半導(dǎo)體晶體管可能出現(xiàn)問(wèn)題，芯片廠商必須考慮替代產(chǎn)品。英特爾公司技術(shù)戰(zhàn)略部主任保羅·加吉尼則認(rèn)為，2015年左右，部分采用了納米導(dǎo)線等技術(shù)的“混合型”晶體管將投入生產(chǎn)，5年內(nèi)取代半導(dǎo)體晶體管。還有一些專家指出，半導(dǎo)體晶體管可以繼續(xù)發(fā)展，直到其尺寸的極限——4到6納米之間，那可能是2023年的事情。

專家們預(yù)言

　　專家們預(yù)言，隨著半導(dǎo)體晶體管的尺寸接近納米級(jí)，不僅芯片發(fā)熱等副作用逐漸顯現(xiàn)，電子的運(yùn)行也難以控制，半導(dǎo)體晶體管將不再可靠。“摩爾定律”肯定不會(huì)在下一個(gè)40年繼續(xù)有效。不過(guò)，納米材料、相變材料等新進(jìn)展已經(jīng)出現(xiàn)，有望應(yīng)用到未來(lái)的芯片中。到那時(shí)，即使“摩爾定律”壽終正寢，信息技術(shù)前進(jìn)的步伐也不會(huì)變慢。

摩爾定律前景

摩爾定律能再適用10年左右

　　摩爾定律問(wèn)世40年了。人們不無(wú)驚奇地看到半導(dǎo)體芯片制造工藝水平以一種令人目眩的速度提高。目前，Intel的微處理器 i7 3770的主頻已高達(dá)3.4G（即3400M），以后則要推出性能更強(qiáng)的芯片。人們不禁要問(wèn)：這種令人難以置信的發(fā)展速度會(huì)無(wú)止境地持續(xù)下去嗎？

　　不需要復(fù)雜的邏輯推理就可以知道：芯片上元件的幾何尺寸總不可能無(wú)限制地縮小下去，這就意味著，總有一天，芯片單位面積上可集成的元件數(shù)量會(huì)達(dá)到極限。問(wèn)題只是這一極限是多少，以及何時(shí)達(dá)到這一極限。業(yè)界已有專家預(yù)計(jì)，芯片性能的增長(zhǎng)速度將在今后幾年趨緩。一般認(rèn)為，摩爾定律能再適用10年左右。其制約的因素一是技術(shù)，二是經(jīng)濟(jì)。

制約因素之一技術(shù)

　　從技術(shù)的角度看，隨著硅片上線路密度的增加，其復(fù)雜性和差錯(cuò)率也將呈指數(shù)增長(zhǎng)，同時(shí)也使全面而徹底的芯片測(cè)試幾乎成為不可能。一旦芯片上線條的寬度達(dá)到納米（10?-9米）數(shù)量級(jí)時(shí)，相當(dāng)于只有幾個(gè)分子的大小，這種情況下材料的物理、化學(xué)性能將發(fā)生質(zhì)的變化，致使采用現(xiàn)行工藝的半導(dǎo)體器件不能正常工作，摩爾定律也就要走到它的盡頭了。

制約因素之二經(jīng)濟(jì)

　　從經(jīng)濟(jì)的角度看，正如上述摩爾第二定律所述，目前是20-30億美元建一座芯片廠，線條尺寸縮小到0.1微米時(shí)將猛增至100億美元，比一座核電站投資還大。由于花不起這筆錢，迫使越來(lái)越多的公司退出了芯片行業(yè)。看來(lái)摩爾定律要再維持十年的壽命，也決非易事。

　　然而，也有人從不同的角度來(lái)看問(wèn)題。美國(guó)一家名叫CyberCash公司的總裁兼CEO丹·林啟說(shuō)，“摩爾定律是關(guān)于人類創(chuàng)造力的定律，而不是物理學(xué)定律”。持類似觀點(diǎn)的人也認(rèn)為，摩爾定律實(shí)際上是關(guān)于人類信念的定律，當(dāng)人們相信某件事情一定能做到時(shí)，就會(huì)努力去實(shí)現(xiàn)它。摩爾當(dāng)初提出他的觀察報(bào)告時(shí)，他實(shí)際上是給了人們一種信念，使大家相信他預(yù)言的發(fā)展趨勢(shì)一定會(huì)持續(xù)。

前景

　　摩爾定律是由英特爾公司名譽(yù)董事長(zhǎng)戈登·摩爾經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀察發(fā)現(xiàn)得出的結(jié)論，一開(kāi)始被用于描述半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的一種現(xiàn)象，即指集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。后來(lái)，摩爾定律被引入到其他高科技行業(yè)，用來(lái)形容技術(shù)快速發(fā)展帶來(lái)的性能提高。

　　在光纖通信行業(yè)，密集波分復(fù)用技術(shù)(DWDM)曾經(jīng)很好地詮釋了摩爾定律。DWDM是一種關(guān)鍵的基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)在一根光纖內(nèi)傳送多路平行的吉比特光信號(hào)，使帶寬成本大幅降低，從而讓寬帶互聯(lián)網(wǎng)得以普及。該技術(shù)還擁有傳輸距離遠(yuǎn)、延遲低的優(yōu)點(diǎn)。隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸量迅速增長(zhǎng)，電信運(yùn)營(yíng)商希望能以更低的單位成本傳送更多的信息，因此，DWDM在固定通信基礎(chǔ)設(shè)施中的地位得以鞏固并不斷加強(qiáng)。從2003年到2007年，運(yùn)營(yíng)商在DWDM技術(shù)上的花費(fèi)增長(zhǎng)了將近兩倍，2007年，全球在該技術(shù)設(shè)備上的支出達(dá)到58億美元。

　　在過(guò)去的10年中，著名咨詢機(jī)構(gòu)Ovum公司使用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶寬資本支出(capex)的計(jì)量公式，計(jì)算每秒鐘在一公里長(zhǎng)的距離內(nèi)傳輸1GB信息量所需的成本。電信運(yùn)營(yíng)商一開(kāi)始在每根語(yǔ)音線路上實(shí)現(xiàn)了64kbps的傳輸速率，后來(lái)每位用戶使用成千上萬(wàn)兆的信息后，語(yǔ)音線路不堪重負(fù)，好在光纖技術(shù)出現(xiàn)了。設(shè)備供應(yīng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)使得傳輸成本急劇下跌，1993年，DWDM技術(shù)出現(xiàn)前，每秒鐘在一公里長(zhǎng)的距離內(nèi)傳輸1GB信息量的成本為2000美元，到2007年，該數(shù)字已經(jīng)不足1美元，其發(fā)展速度已令摩爾定律失色。

　　DWDM技術(shù)從正式部署到今天已經(jīng)有13年歷史，但是，它目前卻好像停止了曾經(jīng)在電信發(fā)展史上創(chuàng)造過(guò)奇跡的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，步入了青春期的消沉。分析師指出，如果下一個(gè)5年內(nèi)整個(gè)系統(tǒng)不出現(xiàn)指數(shù)級(jí)的擴(kuò)張，那么DWDM的幾何式增長(zhǎng)也將難以維系。難道在光纖通信市場(chǎng)，摩爾定律的影響終結(jié)了嗎？

　　在過(guò)去的歲月中，DWDM的成功依賴于多樣化的創(chuàng)新，例如光纖放大器和光分插復(fù)用器(OADM)等，還包括激光、測(cè)波器、過(guò)濾器等多種技術(shù)的進(jìn)步以及各種系統(tǒng)軟件的創(chuàng)新，他們都讓系統(tǒng)獲得了更高的容量，并提高了運(yùn)營(yíng)的靈活性。

　　殘酷的競(jìng)爭(zhēng)使得10G網(wǎng)絡(luò)的成本不斷降低，也迫使DWDM在13年里不斷提高成本表現(xiàn)，盡管在此期間光纖系統(tǒng)的研發(fā)投資和元器件創(chuàng)新的投資都相對(duì)較低。同時(shí)，本世紀(jì)開(kāi)始幾年中，電信行業(yè)泡沫的破裂導(dǎo)致主要市場(chǎng)的支出銳減，整個(gè)行業(yè)都在療傷。那段時(shí)間內(nèi)對(duì)研發(fā)投資的削減帶來(lái)的后果是：更具成本效益的40G技術(shù)的部署和商用被推遲了。

　　不過(guò)，市場(chǎng)最終還是選擇了40G技術(shù)。最有可能在近期實(shí)現(xiàn)傳輸成本效益的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的就是40G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該技術(shù)提供的帶寬是現(xiàn)有10G網(wǎng)絡(luò)的4倍，而capex卻只有四分之一，性能表現(xiàn)也絲毫不遜色。雖然Ovum咨詢公司認(rèn)為這種規(guī)模的成本削減在2012年前不太可能實(shí)現(xiàn)，但鑒于過(guò)去幾年中對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的投資劇增，奇跡還是有可能出現(xiàn)的。

　　2008年已經(jīng)推出和即將推出的40G技術(shù)創(chuàng)新包括：北電網(wǎng)絡(luò)研發(fā)的技術(shù)，提供了目前市場(chǎng)上最佳的性能，并有著向100G技術(shù)演進(jìn)的清晰路線；Opvista技術(shù)，對(duì)推動(dòng)40G技術(shù)在城域網(wǎng)中的使用有明顯的優(yōu)勢(shì)；由Stratalight、Mintera和其他公司共同研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化40G模塊技術(shù)也取得了進(jìn)展。光纖技術(shù)供應(yīng)商Infinera公司也在努力通過(guò)40G技術(shù)創(chuàng)新解決成本、容量和傳輸距離之間的矛盾，預(yù)計(jì)將在今年晚些時(shí)候或明年發(fā)布新技術(shù)。

　　同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備供應(yīng)商還將推動(dòng)100G技術(shù)的創(chuàng)新，從而將延續(xù)DWDM的成功，并滿足全球用戶對(duì)通信服務(wù)越來(lái)越多的渴望。