01什么是“摩尔定律”

1965年起初，英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔表示集成电路上可容纳的元器件数量约18个月便会增加一倍，后在1975年将这一定律修改为单位面积芯片上的晶体管数量每两年能实现翻番。自此，摩尔定律就一直驱动着集成电路和芯片产业的飞速发展。

摩尔定律到底准不准？让我们先来看下面一张图，从图中可以看出，采样点基本位于曲线的附近，可以看出摩尔定律基本上还是准确的。

摩尔定律并非数学或者物理定律，而是对发展趋势的一种预测，因此，无论是文字表述还是定量计算，都应当容许一定的宽裕度。从这个意义上看，摩尔的预言是相当准确了，所以才会得到业界人士的认可，并产生巨大反响。

02为什么摩尔定律陷入困境？

站在2022 年看摩尔定律，其问题在于晶体管的尺寸现在非常小，以至于我们无法做更多的事情来使它们更小。根据台湾半导体制造公司 2024 年的生产路线图，晶体管栅极（电子作为电流流过的晶体管部分）的宽度现在接近 2 纳米。

一个硅原子的宽度为 0.2 纳米，这使得 2 纳米的栅极长度大约有 10 个硅原子。在这些尺度上，随着各种量子效应在晶体管本身内发挥作用，控制电子的流动变得越来越困难。对于较大的晶体管，原子尺度上的晶体变形不会影响电流的整体流动，但是当你只有大约 10 个原子距离可以使用时，底层原子结构的任何变化都会影响电流通过晶体管。

摩尔定律还有另一个潜在的陷阱，那就是简单的经济学。缩小晶体管的成本并没有像 1960 年代那样降低。当对半导体芯片的需求刚起步时，生产芯片的工程能力很昂贵，但至少是可用的。随着从智能手机到卫星再到物联网的需求猛增，没有足够的容量来满足这种需求，这导致供应链每一步的价格都上涨了。更重要的是，当晶体管的数量增加一倍时，它们产生的热量也会增加，冷却大型服务器机房的成本越来越难以承受。

随着企业试图延长其现有设备的寿命和性能以节省资金，负责实现摩尔定律的芯片制造商带来的用于研发的收入减少了——而研发本身也变得更加昂贵。如果没有额外的收益，就更难克服进一步缩小晶体管的所有物理障碍。因此，即使物理挑战不会终结摩尔定律，但对更小晶体管的需求不足几乎肯定会终结。

03摩尔定律已死！摩尔定律万岁！

归根结底，摩尔定律从一开始就不是一个“定律”，而更像是一个自我实现的愿望。我们预计晶体管密度每年翻一番，然后每两年翻一番，因此我们寻找如何完成这项任务。

无论接下来是什么，是量子计算、机器学习和人工智能，甚至是我们甚至还没有名字的东西，我们都会找到一个新的愿望来推动这种创新向前发展。摩尔定律可能已经走到了尽头，但如果我们非常想要它，我们会找到一个新的摩尔定律。