半導體先驅(qū)戈登·摩爾和他的摩爾定律

2023年3月24日，戈登·摩爾與夏威夷的家中在親友的陪同下停止了呼吸，享年94歲。作為半導體行業(yè)的奠基人，英特爾的聯(lián)合創(chuàng)始人，也許您不了解戈登·摩爾先生傳奇的一生，但是您一定聽說過，那個影響了半導體行業(yè)半個多世紀的“預言”——摩爾定律，即：未來集成電路上的晶體管每18個月就能翻一番。單個晶體管的價格會持續(xù)下降，芯片計算能力會越來越強。

在如今，對于摩爾定律是否已經(jīng)過時的討論已經(jīng)充滿了整個互聯(lián)網(wǎng)，這篇文章想帶領(lǐng)各位讀者來回顧一下戈登·摩爾先生非凡的一生，和他的摩爾定律對于整個半導體行業(yè)的巨大影響。

戈登·摩爾的傳奇一生

1929年1月3日，戈登·摩爾出生在加州舊金山的佩斯卡迪諾一家平凡且普通的人家，父親是一位政府的小官員，而母親則只有中學學歷，早早地做了家庭主婦。但很快摩爾就展現(xiàn)出了他對于化學的濃厚興趣，鄰居家的孩子在圣誕節(jié)收到了一個啟蒙用的化學小裝置，面對這個裝有許多真正化學試劑的小實驗臺，小摩爾著了迷，整天跑到鄰居家里去，研究這些小東西，他開始想成為一個化學家。很快，在高中畢業(yè)后成績很好的戈登·摩爾進入了著名的加州大學伯克利分校的化學專業(yè)，實現(xiàn)了自己的少年夢想。1950年，摩爾獲得了學士學位，接著他繼續(xù)深造，于1954年獲得物理化學博士學位。

幾年之后，在諾貝爾將獲得者威廉·肖克利的邀請下，戈登·摩爾作為一名化學專家加入了肖克利半導體公司，從此摩爾決定不在進行那些虛無縹緲的化學理論研究，他開始考慮理論的最終落地，先要做出一點真正可以改變這個世界的應(yīng)用。事實證明，摩爾的選擇是正確的，在肖克利半導體公司的摩爾雖然沒有做出什么驚天動地的大成就，但是，在這里他結(jié)實了自己一生最好的合作伙伴，羅伯特·諾伊斯。有小道消息稱，肖特利雖是天才一般的科學家，但是在管理上缺一竅不通，員工們很難與其相處，一年之中，實驗室沒有研制出任何像樣的產(chǎn)品。

于是在1957年，羅伯特·諾伊斯帶頭，帶著戈登·摩爾和公司里意氣相通的其他6個人，一同向肖克利遞交了辭職書，肖克利怒不可遏地罵他們是“八叛逆”，但是這八個年輕人還是義無反顧地離開了他們的“伯樂”，成立了之后將影響整個半導體產(chǎn)業(yè)的仙童半導體公司。

著名的硅谷“八叛徒”。左一為戈登·摩爾，左四為羅伯特·諾伊斯

1965年，摩爾在雜志《Electronics》上暢想未來，提出了影響半導體行業(yè)小60年的著名“預言”，即，未來集成電路上的晶體管每18個月就能翻一番。單個晶體管的價格會持續(xù)下降，芯片計算能力會越來越強。

在1968年，摩爾和諾伊斯離開仙童半導體公司創(chuàng)辦了存儲芯片公司，這個全新的公司在不久之后被命名為英特爾（Intel）。直到1975年，摩爾一直擔任英特爾公司的執(zhí)行總裁，從1979年到1987年，摩爾擔任該公司董事長兼首席執(zhí)行官，直到1997年他一直擔任董事長。摩爾在位期間，同羅伯特·諾伊斯一起帶領(lǐng)工程師發(fā)明了微處理器，世界第一個微處理器4004，到90年代的英特爾奔騰系列，英特爾在戈登·摩爾的領(lǐng)導下，無疑走在了正確的道路上，確立了自己CPU的巨人地位。對于上個世紀這場個人計算機工業(yè)萌芽并獲得了飛速的發(fā)展，戈登·摩爾無疑是這場偉大變革的最大推動者和勝利者。

2005年，摩爾在接受采訪時回憶這段經(jīng)歷時說道：“能在正確的時間出現(xiàn)在正確的地方真是太好了。我很幸運能夠在半導體行業(yè)處于起步階段時進入這個行業(yè)。而且我有機會，從我們無法制造單個硅晶體管的時代，成長到將17億個硅晶體管放在一個芯片上的時代！這是一次非凡的旅程?！?/p>

戈登·摩爾晚年致力于慈善事業(yè)，以他與妻子之名成立的戈登與貝蒂·摩爾基金會投入數(shù)十億美元，長期支持環(huán)境保護、患者護理和科學發(fā)現(xiàn)。但戈登·摩爾留給世人的遺產(chǎn)，遠不止于此。

摩爾定律對于半導體事業(yè)的重大影響

準確來說，摩爾定律不應(yīng)該被稱為一種“定律”，它并不是一項物理發(fā)現(xiàn)，它是一個人為設(shè)定的目標。其數(shù)學本質(zhì)是指數(shù)，而摩爾定律的初衷是預測而非約束。在2008年，摩爾先生在接受采訪的時候也坦誠地說到：“我只是想傳達這個信息，即通過在芯片上放越來越多的東西，我們將讓所有電子產(chǎn)品越來越便宜。”

但是，在客觀上，對于整個行業(yè)來說，其實是非常殘酷的，意味著英特爾要以指數(shù)的速度發(fā)展，不斷前進，才能立足于半導體的武林。要么被別人淘汰，要么自己淘汰昨天的自己。有人說，摩爾定律是行業(yè)發(fā)展的節(jié)拍器，指揮整個行業(yè)一往無前，但是在上個世紀的背景下，與其說是節(jié)拍器，倒不如說是一臺不斷向前的壓路機，跟不上摩爾定律的公司，就會被無情的壓入歷史的公路之下，成為后人前進的墊腳石。但是另一個方面來講，摩爾定律被視為半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導原則，推動了科技行業(yè)的快速增長。幾十年來，摩爾定律一直被認為是科技進步的主要動力之一，對于計算機、通信和消費電子等行業(yè)產(chǎn)生了深遠的影響。

而到了如今這個節(jié)點，隨著工藝制程逐漸開始逼近物理極限，關(guān)于摩爾定律是否還能繼續(xù)存在的討論日漸激烈，對此，摩爾先生在2015年接受采訪時就堅定的表示：“摩爾定律不會永遠有效，但如果良好的工程技術(shù)得到應(yīng)用，那么摩爾定律仍可以堅持 5到 10 年時間?！?/p>

對此持不同意見的是英偉達CEO黃仁勛先生，他曾在多個場合公開表示“摩爾定律已經(jīng)結(jié)束”這一觀點。他指出，摩爾定律過去是每 5 年增長 10 倍，每 10 年增長 100 倍。而如今，摩爾定律每年只能增長幾個百分點，每 10 年可能只有 2 倍。因此，摩爾定律結(jié)束了。但是筆者想說的是，不論半導體行業(yè)摩爾定律失效與否，其影響已經(jīng)滲透到了大部分信息技術(shù)行業(yè)。

有源源不斷各種“類摩爾定律”被提出，就比如，推出了ChatGPT的OpenAI，其首席執(zhí)行官Sam Altman，最近提出了“一個新版本摩爾定律”：“宇宙中的智能數(shù)量將在每18 個月后翻一番?！?/p>

甚至在量子領(lǐng)域，摩爾定律也被延續(xù)了下去，IBM 在 2019 年提出，量子計算機實現(xiàn)的量子體積，將每年增加一倍。

總結(jié)來說，摩爾定律失效與否，筆者認為并不重要，摩爾定律最大的意義是鞭策科技前進，讓無數(shù)科技公司愿意攀登無人登頂?shù)目萍紟p峰。有了戈登·摩爾的珠玉在前，無數(shù)行業(yè)誕生了自己的摩爾定律，這才是重要的事兒：為行業(yè)提供升級的動力。戈登·摩爾一生追求創(chuàng)新、對科技的進步永葆熱情，這影響著硅谷乃至全世界的科學家和工程師，并在無形之中指導著他們的思想和行動。在筆者看來，這才是他留給世人最重要的貢獻。