这个概念一直是我们技术世界的主要驱动力,因为我们从50年前包含不到50个晶体管和电阻的集成电路发展到今天的芯片,新的英特尔“Broadwell”双核酷睿笔记本电脑芯片拥有19亿个晶体管高端至强芯片拥有43亿个晶体管.我们已经看到了相当惊人的进步,它让我们拥有了与超级计算机相当的能力的手机,就在不久之前。
摩尔的原创文章题为“在集成电路上塞满更多的元件”,发表在《电子杂志,日期为1965年4月19日。(转载已在网上在这里(在新窗口中打开))。摩尔在论文中指出,“最小组件成本的复杂性以大约每年2个的速度增加”,这意味着每个芯片的晶体管数量每年翻一番。甚至有一个图表显示了这将如何延续到接下来的10年。
为了弄清楚这个问题,摩尔说他回到了1959年发明了最初的平面集成电路并在半原木纸上绘制了四年来芯片上的组件数量。他注意到:“啊哈,每年都在翻倍。”(摩尔曾多次讲述这个故事,包括在一篇文章中1997年对我的面试个人电脑杂志和一个最近对英特尔的采访(在新窗口中打开))。
即将出版的摩尔传记暗示了这一点实际上,两年前他也在思考类似的问题(在新窗口中打开)他之前写过一篇论文,但那是电子产品这篇论文介绍了分量的规则加倍的概念。
摩尔在论文中预测,到1975年,“每个集成电路的最小成本元件数量将达到65000个”——这是一个巨大的增长,但事实证明,这与工程师们实际取得的成就非常接近。
在撰写本文时,摩尔正在仙童半导体(Fairchild Semiconductor)负责研发工作,他是该公司的联合创始人之一。1968年,他和罗伯特·诺伊斯离开仙童公司,成立了英特尔公司。这家公司一直致力于定期将晶体管密度翻倍。
在这篇文章发表大约10年后,加州理工学院教授卡弗·米德创造了“摩尔定律”这个词,尽管摩尔本人多年来一直反对这个词,但它还是被沿用了下来。
1975年,摩尔将他的预测更新为每两年翻一番,在这期间的大部分时间里,我们都看到芯片制造商试图达到这一预测。多年来,英特尔以“滴答”的节奏,每两年推出一次新的处理器节点,尽管最近的14nm和16nm节点有点落后,但这一概念仍在继续推动芯片行业。这些公司包括英特尔,为其他公司生产芯片的半导体代工厂(如Globalfoundries、三星和台积电),以及各种存储器制造商(尽管NAND闪存制造商最近已经从试图获得更密集的平面芯片转向3D NAND芯片)。
需要注意的是,摩尔定律并不是一条物理定律——相反,它更多的是对行业发展速度的预测;这也是该行业试图实现的目标,花费数十亿美元研究、设计和制造越来越复杂的新型芯片。
摩尔定律还会持续多久?没有人真正知道。英特尔现任首席执行官布莱恩·科再奇曾表示:“我们的工作就是尽可能长时间维持下去。“在此过程中,芯片制造商开发了新的材料和结构(如高k/金属栅极和应变硅)和新结构,如finfet或as英特尔称之为三门技术.在这一点上,所有的14纳米和16纳米逻辑制造都使用这些工具以及多图案光学光刻-简而言之,它变得更加困难和昂贵,但摩尔定律继续存在。
最近,英特尔以及三星和台积电等公司已经开始投资10nm制造,我们可能会在2017年左右开始看到第一批10nm产品。英特尔已经说过了相信7nm制造不仅会实现,而且会继续显示出每个晶体管成本的下降与我交谈过的大多数芯片人士都相信,5nm制程技术将紧随其后,尽管目前还不清楚这些新节点的成本是多少,也不清楚两年的生产周期是否仍然可能或有效。为了向前发展,在接下来的几年里,我们可能需要使用新的材料,如硅锗或所谓的III-V化合物;新结构,如栅极全能或纳米线技术;和新的光刻工具,如极紫外(EUV)工具.
正如摩尔在最近的采访中所说(在新窗口中打开)“在1965年,当我在1975年更新我的观察时,我没有预测到这种趋势何时会结束。这是件好事,因为我肯定会很惊讶。该行业在不断提高芯片的复杂性方面一直具有惊人的创造力。很难相信——至少对我来说很难相信——现在我们谈论的是一个芯片上有数十亿个晶体管,而不是10个、数百个或数千个。
“这项技术比我在1965年或1975年想象的要开放得多。现在还不清楚什么时候会结束。”
在过去的50年里,摩尔定律推动了科技行业的发展,使我们在这段时间里看到了电子和相关技术的惊人变化,从个人电脑到智能手机,再到通信和数字电视。很难预测未来它会带来什么新事物。