摩爾定律 50 年,發明人:它將逐漸退出歷史舞台

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本文轉自合作媒體 tech2ipo,原文來自 Spectrum,作者 Rachel Courtland。

摩爾定律似乎是冥冥中主宰技術進步的一股力量。它支配著數位科技產業中的各項發展都如當初它所描述的那樣迅猛前進。今年是摩爾定律提出後的第五十個年頭。本文筆者有幸採訪了當初提出這個定律的發明人:高登 · 摩爾(Gordon Moore)。是他當初如先知一般的預測了科技進步所應該具有的速度。那麼,「摩爾定律」在未來幾十年的科技進步中是否還適用?當初那個曾經扮演「先知」角色的高登 · 摩爾在「摩爾定律」60 週年的紀念中是否還會提出一些讓人們驚訝的結論和預測呢?

今天就讓我們再次走進「摩爾定律」深處。

自從離開 Intel 公司,高登 · 摩爾(Gordon Moore)開辦了 Gordon and Betty Moore Foundation 基金會,開啟了他人生的新篇章:從事慈善事業。如今,他在位於夏威夷的家裡接受我們的獨家採訪。

高登 · 摩爾開創了積體電路,並且聯合其他人創辦了晶片巨頭 Intel 公司。在他退休的日子裡,他開始專注於研究以科學技術為核心的慈善事業。上述這一切並不是讓他真正享譽全世界的原因,真正的原因是他曾經在 1965 年的 4 月份,在 Electronics 雜誌上面發表了一篇文章,提出了驚動世界的「摩爾定律」。正是這樣一種觀點,在後面的幾十年的時間裡一直支配主宰著計算機業科技的發展態勢。如今,是摩爾定律提出後的第五十個年頭,IEEE Spectrum Associate 的編輯 Rachel Courtland 採訪到了摩爾本人。以下就是我們這次採訪的實錄:

Rachel Courtland(以下簡稱 Q ): 現在離文章發表已經過去了 50 年啦。

Gordon Moore( 以下簡稱 A):是啊,現在看來這一切真的很難讓人相信是真的。我從來沒有想過我在當時提出來的這樣一個理論竟然能夠被人記住這麼長的時間。

Q: 為什麼會有這樣的感慨呢?

A: 在我寫就這篇文章的時候,我認為這只不過是當時的一種趨勢而已。積體電路正在改變整個電子產業的市場格局。即便是從這個更窄小的範疇上來說也並沒有贏得更多人的認同。所以我打算寫一篇文章讓這個觀點得到傳播,讓大家知道目前的產業正在經歷前所未有的革新,成本會不斷地下滑。

Q:在那時候,積體電路的確是一個新興事物。

A:其實在那之前,積體電路就已經存在了一段時間了。首批出現在市場上的集成晶片,上面搭載了 30 多個零件,包括了電阻器、晶體管等等。我從這項技術的起源開始進行觀察,注意到了它最重要的部件就是平面晶體管,然後發現了集成晶片上面的部件每一年都會成長一倍。我只是在這個觀察的基礎上做了一些大膽的推測,認為這種趨勢會繼續下去,在接下來的十年內每一年晶片上的部件都會比上一年成長一倍。

然後,事實證明了我的預測無比的正確。我的一個同事注意到了這個現象,就將我的預測起了個名字叫做「摩爾定律」。這樣的說法其實已經跳開了半導體的範疇。現在任何呈現指數化躍進的技術和產品都會套入到「摩爾定律」的框架內。我欣然接受了大家將這個概念拓展開來。

Q: 你在 2008 年贏得了 IEEE 榮譽獎章(Medal of Honor)之後,曾經給我的一個同事說道:你不希望摩爾定律成為讓世界記住你的唯一資本,你需要向前邁進,去嘗試更多的東西。

A:事實上,我在很長的一段時間都不好意思說出「摩爾定律」這一個詞出來。在我看來這非常的不准確。因為它似乎成為了某種能夠主宰引導半導體產業不斷向前推進的力量,而非記錄它發展過程的一種觀察。

Q: 大概多了多久,你開始接受用你的名字來命名一個定律這樣的事情的?

A: 大概花了 20 多年的時間吧。那真的是一段非常長的時間。但是現在看來「摩爾定律」現在已經被人們發展的日趨完善,在前不久我通過 Google 查詢了「摩爾定律」以及「莫非定律「,我發現前者比後者擁有更多的參考資料,這是頗為讓我欣慰的一點。

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Q: 讓我們回到科學層面來探討這個問題。當我一旦談到定律這個字眼的時候,我竟然會想到充滿以數據運算為基礎的自然法則,那麼「摩爾定律」在你看來是什麼呢?

A: 真的如果認真來討論的話,它壓根不是什麼定律。它只是一種觀察和推斷。

Q: 技術革新並不是什麼新鮮話題,但是在摩爾定律的描述下所取得的飛速的技術進步似乎有著它獨有的魅力。

A: 據我觀察,半導體產業具有一些別的產業沒有的特點。在這個產業,通過將電子元件設計得更小的同時,保證功能變得更加強大。即設備性能得到了提升;所耗的電量不斷降低,當我們把越來越多的東西都塞入到一塊晶片中的時候,整個產品的可靠易用性也得到了加強。這簡直是一件不可思議的事情。

我曾經想像過如果其他的產業按照這樣的技術進步來發展,你現在所看到的景象應該是什麼樣子的。如果是汽車業按照這個速度來發展,那麼你會見證一加侖汽油跑完一百萬英里的奇蹟,如果汽車能在一小時內跑幾十萬英里,那麼你有可能在市中心花一晚上的停車費會比買一輛全新的保時捷還要貴!

Q: 你在之前已經提到了好幾次「摩爾定律」會終結掉。你覺得現在它的趨勢還能保持多長時間?

A: 我之前並沒明確預測它會終結。我自己也並不能看清楚幾十年開外晶片業的發展情況。似乎在我目力所及的盡頭,有一堵高牆擋著技術的發展。但是令我倍感欣慰的是,這些「牆」似乎正在不斷的變矮甚至消失。這得益於我們現在的工程師所體現出來的創新精神,在我們曾經認為非常難以攻克的瓶頸上取得的一個又一個重大的突破。如今,我們在向技術難關不斷攻克的同時,技術上所給我們提出的難題也越來越複雜,甚至會挑戰到一些最基本的法則。這讓我想到著名的天文學家史蒂芬 · 霍金在矽谷的時候進行了一次演講,演講結束之後有人問他怎麼看待目前積體電路的技術極限問題。

儘管積體電路領域並不是他的專業,但是他認為瓶頸是存在的,類似於光的極限速度以及物質的原子本質。我認為他是對的。我們現在就非常接近於積體電路的「原子」狀態,我們也在實現越來越快的運行速度,但是並沒有達到光速的極限。這些都是一些最根本的法則,我現在還想不出來如何去達到它甚至是超越它。在接下來的幾十年裡,我們面對的問題就是這個:挑戰達到甚至超越這些極限。

Q: 一旦我們達到了這些極限之後會發生什麼呢?

A: 當我們一旦實現了這個目標之後,很多事情都會改頭換面,發生質的變化。我們再也不用削尖了腦袋就在想著設法讓東西變得更小,密度更高。在那個時候,我們已經有能力將幾十億的晶體管放在一塊積體電路上。這會徹底打開完全不同於現在的科技創新天地。現在,還有其他的一些的科技創新,它們所蘊含的潛力甚至還會超越我們目前的積體電路。從納米科技走出來的一些科技產品已經開始陸續登場,諸如用石墨單原子層的這種物質也非常具有研究價值。我並沒有真的深入這些領域進行觀察,並不能給你們預測到底哪個領域也會實現飛速突破,但是它們確實是積體電路領域並駕齊驅的「競爭對手」。也許它們會率先實現一些讓世界矚目的成績吧,畢竟,將幾十億甚至上百億的晶體管放在矽片上的技術難度簡直太大了。

Q:當我們所期望的技術進步發生的時候,你覺得我們的世界會發生怎樣的變化?

A: 我們在未來的技術進步速度將不會像過去幾十年中那樣迅猛。我想這對於任何一項技術來說都應該是不可避免的現實。它的速度會逐漸放緩下來,甚至在未來的十年內「摩爾定律」將逐漸退出歷史舞台,這並沒有什麼好奇怪的。

同時,我也不會覺得在這個領域有什麼天翻地覆的變化。只要有新的東西不斷湧現,提供漸進式的性能提升,它們替換固有的技術和產品的速度也就越快。當我們的思路逐漸跟不上這些技術發展的時候,人們會停下追逐的步伐,覺得也許沒有必要每一年都要跟隨技術的潮流購置最新的技術和產品,也許可以用一種數位設備長達三年、四年甚至五年的時間。我覺得這個趨勢是不可避免的。

Q: 正如你所說,確實存在一些物理上的極限,比如原子級別,光的速度。同時還有讓晶體管變得越來越小所隨之帶來的成本問題。你覺得我們會首先在哪個領域「撞牆」呢?是物理領域的技術極限?還是經濟方面的成本問題?我想它們應該是相互關聯的。

A: 它們確實是相互關聯的。隨著電子元件的尺寸越來越精細,它背後的成本會不斷上揚。當因為要攻克某些技術難關所帶來的成本巨大到一定尺度之上的時候,技術創新在經濟上就是不合理的了。事實上,現在有很多公司已經決定在這個領域的研發上停止動作。只有我們少數幾個公司還在不斷地往裡面砸錢。我想在未來的十年甚至二十年裡,這個現狀會保持下去。並且我也相信,我們會遇到的首先是技術上的瓶頸。在無法將電子元件變的更小的時候,人們還是可以從成本上進行一些壓縮的。並且,現在已經正在逐步發生了。

Q: 我在過來採訪之前告訴了身邊的一些朋友。想知道他們最想問你的問題是什麼。其中有些人笑了笑,想讓我代表他們向您提問:究竟什麼時候才能從這種狂亂中解脫出來嗎?你知道,他們都是每天被各種難題搞的焦頭爛額的技術人員,想著什麼時候這種飛速發展的技術進步能夠停歇下來。

A:哇哦,原來是這個問題。事實上,你可以選擇現在退休跑去夏威夷度假的。

Q: 並且我覺得他們很快就會迎來這個結局的。

A: 是啊。這就是世間的法則。潮起潮落,不可能永遠保持著一個勢頭一個速度的。技術創新本來就是不是一個能夠輕鬆面對的產業。


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