基本介紹
- 中文名：摩爾定理
- 人物：摩爾
- 指出時間：1965年
- 原因：工程師可以不斷縮小電晶體的體積
人物介紹,影響,
人物介紹
摩爾定律40周年
摩爾先生於 40 年前提出了摩爾定律。最早刊登摩爾定律的雜誌是 1965 年 4 月 19 日 出版的《電子學》，該期雜誌發表了摩爾的一篇文章。摩爾在文中預測，半導體晶片上集成的電晶體和電阻數量將每年翻一番。1975年他又提出修正說，晶片上集成的電晶體數量將每兩年翻一番。當時摩爾還是仙童公司的電子工程師，而後於1968年共同創辦英特爾，任副總裁，從此將intel的革命帶入整個信息產業。
英特爾前任總裁Gordon Moore在1965年4月19日的《電子學》（Electronics）技術期刊上發表了摩爾定律。目前摩爾定律在晶片製造業已經經過證實。並有說法經過新的改良的晶片製造技術，摩爾定律還有望延續20年。
1965年4月，當時還是仙童公司電子工程師的摩爾在《電子學》雜誌上發表文章預言，半導體晶片上集成的電晶體和電阻數量將每年翻一番。1975年他又提出修正說，晶片上集成的電晶體數量將每兩年翻一番。
當時，積體電路問世才6年。摩爾的實驗室也只能將50隻電晶體和電阻集成在一個晶片上。摩爾當時的預測聽起來好像是科幻小說；此後也不斷有技術專家認為晶片集成的速度“已經到頂”。但事實證明，摩爾的預言是準確的。儘管這一技術進步的周期已經從最初預測的12個月延長到如今的近18個月，但“摩爾定律”依然有效。目前最先進的積體電路已含有17億個電晶體。
“摩爾定律”歸納了信息技術進步的速度。這40年裡，計算機從神秘不可近的龐然大物變成多數人都不可或缺的工具，信息技術由實驗室進入無數個普通家庭，網際網路將全世界聯繫起來，多媒體視聽設備豐富著每個人的生活。
這一切背後的動力都是半導體晶片。如果按照舊有方式將電晶體、電阻和電容分別安裝在電路板上，那么不僅個人電腦和移動通信不會出現，基因組研究到計算機輔助設計和製造等新科技更不可能問世。
“摩爾定律”還帶動了晶片產業白熱化的競爭。在紀念這一定律發表40周年之時，作為英特爾公司名譽主席的摩爾說：“如果你期望在半導體行業處於領先地位，你無法承擔落後於摩爾定律的後果。”從昔日的仙童公司到今天的英特爾、摩托羅拉、先進微設備公司等，半導體產業圍繞“摩爾定律”的競爭像大浪淘沙一樣激烈。
毫無疑問，“摩爾定律”對整個世界意義深遠。在回顧40年來半導體晶片業的進展並展望其未來時，信息技術專家們說，在今後幾年裡，“摩爾定律”可能還會適用。但隨著電晶體電路逐漸接近性能極限，這一定律終將走到盡頭。“摩爾定律”何時失效？專家們對此眾說紛紜。
什麼叫摩爾定理
儘管這一定律後來成為里程碑似的東西，但這篇文章當時並沒有放在首要位置，文章所在的頁碼是114頁。
摩爾最近說："當時，你不會想把這種東西放入你的檔案中的，我當時沒有想到它會如此的精確。"
加州理工學院的教授Carver Mead也參與了摩爾定律的提出。摩爾表示，20年來，他對人們稱他為摩爾定律創始人的做法受之有愧。英特爾的前官員David House曾經推斷說，電晶體的數量每18個月翻番。實際上，晶片的性能每隔18個月翻番一次。摩爾強調說，他從來沒有說過18個月。
摩爾定律不適合於硬碟驅動器的容量或者其它設備之上。摩爾開玩笑的說："摩爾定律已經被套用於任何呈現指數級增長的東西上面，我很高興因此而獲得好評。"
翻番有何用途？
電晶體數量翻倍帶來的好處可以總結為：更快，更小，更便宜。根據摩爾定律，晶片設計師的主要任務便是縮小電晶體的大小，然後讓晶片能夠容納越多的電晶體。電晶體的增加可以讓設計師為晶片添加更多的功能，比如3D顯示卡，從而節約成本。
電晶體的增加也能夠讓設計師將精力放在依靠晶片的總體性能上。由於新舊晶片的體積一一樣，因此新款晶片的成本與舊款晶片一樣。
另外，小的電晶體意味著電子不需要傳得過遠，從而提升了晶片的性能。
為什麼是矽
這是一個材料科學上奇蹟。矽是是一種很好的半導體(它能夠導電，但同時也可以控制的方式進行的)，儘管收縮，矽的晶體結構仍然能保持完整。
摩爾定律現在失效了嗎？
沒有，儘管很多分析師與企業的官員已經放言摩爾定律將過時，但它可能仍然發揮作用。
一些人，比如惠普實驗室的 Stan Williams與Phil Kuekes認為，到2010年，電晶體的收縮將成為一個問題。因此，廠商需要找到新的替代材料，比如惠普的"交叉開關"(crossbar switches)。
另外一些人，比如英特爾的科技戰略部主任 Paolo Gargini則宣稱，到2015年，製造商們才開始轉向混合晶片(hybrid chips)，比如結合了傳統電晶體元素與新出現材料，比如納米線的晶片。到 2020年，新型晶片才會完全投入使用。
從理論的角度講，矽電晶體還能夠繼續縮小，直到4納米級別生產工藝出現為止，時間可能在2023年左右。到那個時候，由於控制電流的電晶體門(transistor gate) 以及氧化柵極(gate oxide)距離將非常貼近，因此，將發生電子漂移現象(electrons drift)。如果發生這種情況，電晶體會失去可靠性，原因是電晶體會由此無法控制電子的進出，從而無法製造出1和0齣來。
(註：納米是衡量晶片的體積單位。一納米是一米的十億分之一。目前的晶片一般使用10納米工藝製造。)
如果失效會怎樣？
很難講。如果替代電晶體的材料永遠找不到，摩爾定律便會失效。如果替代材料出現了，那么類似摩爾定律的規律將仍然出現。
最好的替代材料是什麼？
天知道？碳納米管，矽納米線電晶體，分子開關(molecular crossbars)，相態變化材料( phase change materials)，自旋電子(spintronics)目前都處於試驗階段。
儘管矽有局限性，但製造商與設計師們仍然喜歡這種材料。矽將繼續出現在某些設備當中。
摩爾表示："我認為，矽技術仍然是製造複雜微結構及材料的基本方法。"
影響
摩爾定律如何影響實際產品
摩爾定律讓生產找到了提升其產品性能的途徑。18年前，"華爾街"這部電影裡面的麥可道格拉斯拿的手機象一塊磚，而現在，電晶體數量的增加讓多功能手機得以出現，電視，7百萬象素照相機，MP3 音樂播放器都能夠融於小小的一隻手機當中。
功能更加強大，價格更加便宜的晶片讓軟體開發商們得以開發出既時通訊，3D遊戲以及網頁瀏覽器這樣的東西。
摩爾還做了哪些別的預測
摩爾還是預測過家用電腦以及電子表。 上個世紀70年代初，在電子學雜誌的，摩爾還預測了"奧弗辛斯基效應套用電子標準記憶體"(Ovonics Unified Memory)。
並不是摩爾說的每樣東西都變為了現實。他曾經預測說，現在的晶圓(wafers)直徑會達到56英寸，現在的晶圓直徑已經突破了12英寸。
