关于作者
一个毕业于北京大学数学力学系，在中国科学院计算所、计算中心和网络中心工作过，在澳大利亚科工组织DMS、香港浸会学院数学系和中国21世纪议程管理中心等处工作过，多次获国家和中科院科技奖并享受政府特殊津贴的退休老头。现在在【中国科普博览】网“科学新语林”栏目里开设一个《数学与计算机》的个人专栏，愿和爱好数学与计算机的各界网友和青少年朋友，谈谈对数学与计算机的看法、想法。
摩尔定律及其应用与前景——回顾摩尔定律走过的五十年（上）
张建中
2015年07月06日1. 摩尔和摩尔定律
戈登 摩尔（Gordon Moore,1929-）
著名的“摩尔定律”(Moore’sLaw)已问世五十年。在过去五十年里，这一定律对工业、社会和科技领域所产生的重大影响几乎成功改变了全球的面貌。
？戈登 摩尔（Gordon Moore,1929-）
戈登 摩尔于1965年提出“摩尔定律”，1990年被布什总统授予“国家技术奖”，2001年退休，并退出Intel的董事会。
戈登 摩尔的简历
1929年1月3日，戈登 摩尔出生在加州旧金山的佩斯卡迪诺。父亲没有上过多少学，17岁就开始养家，做一个小官员，母亲只有中学毕业，但一家人日子过的非常温馨和乐。11岁的时候，一次偶然的机会让年幼的摩尔对化学产生了兴趣。当时邻居的孩子有一个独特的圣诞礼物，那是一个化学装置，里面有许多真正的化学试剂，可以制成许多稀奇古怪的东西，甚至可以制造炸药。摩尔简直完全着了迷，整天跑到邻居家里去，研究这些小东西，他开始想成为一个化学家。在学校里，摩尔不是非常用功学习的人，但却是很会学习的人，他整天跑出去做运动，搞发明，但学习成绩一直还不错。高中毕业后他进入了著名的加州伯克利分校的化学专业，实现了自己的少年梦想。1950年，摩尔获得了学士学位，接着他继续深造，于1954年获得物理化学博士学位。1955年—1957年肖克利实验室股份有限公司工程师；1957年—1968年仙童半导体公司创办人；1968年—2001年 Intel总裁，大名鼎鼎的芯片制造厂商因特尔公司的创始人之一。摩尔定律
20世纪50年代末至60年代初半导体制造工业的高速发展，导致了“摩尔定律”的问世。1965年，当时还是仙童公司电子工程师的摩尔在《电子学》杂志上发表文章预言，半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年翻一番。1975年他又提出修正说，芯片上集成的晶体管数量将每18个月到两年翻一番。摩尔定律是关于人类创造力的定律，关于人类信念的定律，当人们相信某件事情一定能做到时，就会努力去实现它，它不是自然界的定律，是不能自动实现的。
Intel公司主要创始人戈登 摩尔在1965年预言芯片上晶体管的数量每18-24个月翻一番。近五十年来，半导体工业的发展进程大致符合这个被称为“摩尔定律”的预言。据世界半导体行业制定的2005年国际半导体技术发展路线图，未来15年集成电路仍将按摩尔定律持续高速发展。目前，半导体工艺技术已经允许将多种不同类型的晶体管集成到同一个衬底上，并允许将处理器和动态存储器集成到一块芯片上，还出现了包括铜互联，应力硅、绝缘硅、高K介质和金属栅材料、单晶体管、多门晶体管和3D芯片等工艺技术。半导体工艺技术的这些进步为处理器芯片设计者提供了更多的资源来实现更高性能的芯片，给体系结构的发展带来机遇。
毫无疑问，“摩尔定律”对整个计算机世界意义深远。在回顾几十年来半导体芯片业的进展并展望其未来时，信息技术专家们说，在今后十多年里，“摩尔定律”可能还会适用。不过，以晶体管为基本单元的摩尔定律，即便能制成小于1纳米，但无论如何也不可能小于一个原子。小于一个原子，晶体管本身就不复存在了。如此算来，不考虑商业因素，最晚到本世纪中叶之前，摩尔定律必定完成其历史使命。摩尔定律已经走过了其最为辉煌的时段，进入黄昏，随之而来的，是以其为基石的半导体工业走过了爆炸式成长的时代之后，无可避免地将从朝阳产业变为夕阳产业。“摩尔定律”何时失效？专家们对此众说纷纭，但“摩尔定律”肯定不会在下一个50年继续有效。随着摩尔定律开始倒计时，一个由原理创新带动的新一波技术革命浪潮正悄悄向我们走来。摩尔定律的修正
1975年，摩尔在国际电信联盟IEEE的学术年会上提交了一篇论文，根据当时的实际情况，对“密度每年翻一番”的增长率进行了重新审定和修正。按照摩尔本人1997年9月接受《科学的美国人》一名采访时的说法，他当年是把“每年翻一番”改为“每两年翻一番”，并声明他从来没有说过“每18个月翻一番”。然而，据网上有的媒体透露，就在摩尔本人的论文发表后不久，有人将其预言修改成“半导体集成电路的密度或容量每18个月翻一番，或每三年增长4倍”，有人甚至列出了如下的数学公式：（每芯片的电路增长倍数）=2（年份-1975）/1.5。这一说法后来成为许多人的“共识”，流传至今。摩尔本人的声音，无论是最初的“每一年翻一番”还是后来修正的“每两年翻一番”反而被淹没了，如今已鲜有人知。
历史竟和人们开了个不大不小的玩笑：原来目前广为流传的“摩尔定律”并非摩尔本人的说法！
摩尔定律的验证
摩尔定律到底准不准？让我们先来看几个具体数据。1975年，在一种新出现的电荷器件