摩爾去世，影響世界的摩爾定律還活著嗎？

　　英特爾公司聯合創始人戈登·摩爾3月24日去世，享年94歲。作為半導體行業的先驅，他提出的“摩爾定律”預言了芯片行業日新月異的發展進程。

　　現在人們熟知的“摩爾定律”是指：當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數目每隔18-24個月增加一倍，性能也將提升一倍。事實上，摩爾并沒有說過“每18個月翻一番”，經常被引用的“18個月”是英特爾副總裁大衛·豪斯提出的。

　　1965年，摩爾在《電子學》雜志上首次提出這一著名預言時說：“最低元件成本下的復雜度大約每年增加一倍，這一增長率至少會維持10年”。10年后，摩爾作出了一些修正，將翻番的時間從一年調整為兩年。后來，這一發展速度保持了半個世紀。

　　摩爾60年前提出的這段預言被總結為“摩爾定律”。它揭示了集成電路性能、價格與時間的關系，對半導體產業的研發投產、發展規劃產生了巨大影響。

　　盡管摩爾定律被譽為“硅谷的節拍器”，但近年來，隨著人工智能（AI）時代的到來，業界關于“摩爾定律是否失效”的討論越來越多。不久前， OpenAI公司首席執行官、“ChatGPT之父”山姆·阿爾特曼表示，新版摩爾定律很快要來了，全球人工智能運算量每隔18個月翻一番。

　　AI 時代的“摩爾定律”或許正在孕育之中，這可能是對戈登·摩爾最好的致敬。

　　不斷發展的摩爾定律碰上兩只“攔路虎”

　　不管是一年、兩年還是18個月，在集成電路領域，全球最聰明的大腦使盡各種解數，只為解決一個問題——如何在單位面積里容納更多晶體管。

　　一開始，人們只需要縮小源漏極之間的距離。源極、柵極和漏極是晶體管上控制電流的三個部件，柵極是開關，負責電流從源極流向漏極。早期所謂的幾微米/納米芯片，指的就是柵極的長度。

　　著名物理學家霍金很早就預測，摩爾定律遲早會遇到兩只“攔路虎”：一是量子隧穿效應，二是光速。當人們制造芯片的進程來到22納米節點時，量子隧穿效應如期而至。

　　所謂量子隧穿效應，就是由于柵極太短，源漏極之間開始漏電。但科學家總有辦法解決，他們將器件結構從平面變成三維。英特爾公司率先實現了FinFET（鰭式場效應晶體管）的產業化，也就是加厚了柵極，該技術此后成為業界主流。

　　改變器件結構后，芯片內部就沒有一個物理尺度能夠指代芯片制程。因此，除英特爾公司仍然遵守晶體管密度提升一倍、產品往前提一代的命名規則外，其他芯片制造商開始使用自己的命名法則。比如，三星、臺積電的7納米芯片的晶體管密度，并沒有達到英特爾10納米芯片的兩倍，3納米芯片上的晶體管數量也沒有比5納米芯片翻倍。在市場競爭下，從2021年開始，英特爾公司放棄堅持，將10納米芯片制程命名為英特爾7。

　　如果嚴格按照摩爾定律，今年人們將擁有2納米制程的芯片，2025年將實現1納米制程。事實上，當集成電路發展到這個尺度，第二只“攔路虎”也來了，也就是去哪里找波長那么短的光刻蝕硅片？全球科學家正在想辦法應對。

　　摩爾定律的真相是什么？

　　在硅谷流傳著這樣一句話：如果你沒有跟上摩爾定律，則意味著在這一輪比拼中一定有人超過了你，他將占據市場的絕大部分份額，并積累發展優勢。在這一魔咒的“督促’下，任何一家生廠商都不敢有絲毫懈怠。上海市集成電路行業協會監事長徐步陸說：“摩爾定律在技術和經濟之間建立了量化聯系，對產業發展起到指引方向的作用。”

　　自1965年提出至今，摩爾定律一路伴隨著人們經歷了個人電腦、互聯網和智能手機時代，并迎來了AI時代的“寒武紀大爆發”。在中科院上海微系統與信息技術研究所研究員、上海集成電路材料研究院首席科學家李衛民看來，很難說是摩爾定律促進了這些產業的發展，還是這些產業促進了摩爾定律。因為，每當摩爾定律發展勢頭消退時，總會出現新一波“核爆點”，促進摩爾定律步履不停。

　　“這一次如果沒有AI算力對芯片的需求，摩爾定律很可能要慢下來。”李衛民說，“當市場對技術的渴求超過當前的技術供給時，就會促使創新爆發，這就是摩爾定律的真相。”

　　比起科學家，徐步陸更愿意將戈登·摩爾視為一位“戰略型企業家”。他在擔任英特爾首席執行官期間，立足美國當時集成電路信息技術的優勢，揚長避短，帶領英特爾放棄DRAM（動態隨機存取存儲器），專注于微型計算機的“心臟”部件CPU（中央處理器），帶動了新一輪爆發式市場需求，開啟了全新的個人電腦時代，也讓摩爾定律歷久彌新。

　　徐步陸說，眼下，新一輪科技革命和產業革命方興未艾，要加快實現高水平科技自立自強，“我們需要更多有戰略眼光的科學家和企業家”。

　　走出集成電路產業的“應變之道”

　　摩爾定律快要失效了，摩爾定律已經逼近極限……近年來，這樣的聲音不絕于耳。英偉達首席執行官黃仁勛曾在多個場合公開表示摩爾定律已經結束，但是英特爾公司對此并不認同。在去年舉行的英特爾創新大會上，公司直接在屏幕上亮出觀點：“摩爾定律還活得很好。”日前，OpenAI公司首席執行官山姆·阿爾特曼在社交媒體上發文稱：“摩爾定律可能很快要更新了，全球人工智能運算量每隔18個月翻一番。”

　　新舊版摩爾定律的區別在哪里？徐步陸認為，兩者說的并不是同一件事，這是摩爾定律又一次被人為擴展演繹。而從另一個角度看，它也成功為摩爾定律在人工智能時代“續命”。

　　李衛民表示，從降本增效的角度來看摩爾定律，其遠遠還未達到發展盡頭。隨著多核、異構、存算一體技術的發展，芯片集成度還會不斷創新高。

　　上海很早就意識到了集成電路產業發展應擺脫現有模式的路徑依賴，也因此更加關注新材料、新工藝和新制造技術，從底層技術做起，走出產業的“應變之道”。成立于2013年的上海微技術工業研究院致力于“超越摩爾”技術的創新、研發和產業化，在張江嘉定園建起8英寸研發中試線，借助傳感器等新興技術實現“彎道超車”。由上海牽頭制定的“中國集成電路技術路線圖”也沒有照搬西方流行的“摩爾定律”模式，而是在降低成本、系統小型化、提升效率等方面下功夫。