摩尔是什么意思？它测量什么？
(如图)
摩尔定律意味着，每18个月，一个IC上可以容纳的晶体管数量就会翻倍，性能也会翻倍。摩尔定律是由英特尔公司名誉董事长戈登·摩尔创立的。Moore)经过长期观察发现的。
计算机第一定律——摩尔定律摩尔定律1965，GordonMoore准备了一份关于计算机内存发展趋势的报告。他整理了一份观察报告。当他开始绘制数据时，他发现了一个惊人的趋势。每个新芯片的容量大约是前一个芯片的两倍，并且每个芯片都是在前一个芯片生产后的18-24个月内生产的。如果这种趋势持续下去，计算能力将随时间呈指数级增长。摩尔的观测数据，也就是现在所说的摩尔定律，一直延续至今，依然异常准确。还发现这不仅适用于对存储芯片的描述，也能准确解释处理器能力和磁盘驱动器存储能力的发展。这个规律已经成为很多行业业绩预测的基础。在26年的时间里，芯片上的晶体管数量增加了3200多倍，从1971推出的第一个4004中的2300个增加到奔腾II处理器中的750万个。
由于高纯硅的独特性，集成度越高，晶体管就越便宜，这就产生了摩尔定律的经济效益。在20世纪60年代初，一个晶体管的价格约为65，438+00美元，但随着晶体管越来越小，当它小到一根头发上可以放65，438+0000个晶体管时，每个晶体管的价格仅为千分之一美分。据相关数据统计，按照654.38+百万倍相乘的价格，IBM704计算机是654.38+0，IBM709降为20美分，而IBM在60年代中期耗资50亿开发的IBM360系统计算机，已经变成了3.5美分。摩尔定律到底是什么？归纳起来，主要有以下三种“版本”:
1.集成电路芯片上的集成电路数量每18个月翻一番。
2.微处理器的性能每18个月翻一番，而价格下降一半。
3.一美元能买到的电脑，性能每18个月翻两番。
上述说法中，第一种说法最常见，第二种和第三种说法都涉及价格因素，其本质是一样的。三种说法虽然各有千秋，但有一点是相同的，那就是“翻倍”的周期是18个月。至于“翻一番”(或翻两番)，究竟是“一个集成电路芯片上集成电路的数量”、“整台计算机的性能”，还是“一美元能买到的性能”，见仁见智。
摩尔定律？-?理论数字
戈登·摩尔(戈登？摩尔，1929-):英特尔创始人之一。
戈登·摩尔1929 65438+10月3日，戈登·摩尔出生在加利福尼亚州三藩市的佩斯卡迪诺。我父亲没怎么去上学。17岁开始养家糊口，做了小官。我妈才中学毕业，但一家人过着温馨幸福的生活。11岁那年，一次偶然的机会让年轻的摩尔对化学产生了兴趣。那时，邻居的孩子有一份独特的圣诞礼物。那是一个化学装置，里面有很多真正的化学试剂，可以做出很多奇怪的东西，甚至炸药。摩尔完全被迷住了，整天去邻居家研究这些小东西。他开始想当化学家了！在学校里，摩尔不是最勤奋的人，但他是最能学习的人。他整天跑出去做运动，做发明，但是学习成绩一直不错。高中毕业后，他进入加州伯克利著名的化学专业，实现了他少年时的梦想。1950年，摩尔获得学士学位，之后他继续深造，于1954年获得物理化学博士学位。
摩尔定律的起源
摩尔定律的创始人是戈登·摩尔，著名芯片制造商英特尔公司的创始人之一。20世纪50年代末至60年代初半导体制造业的快速发展导致了摩尔定律的提出。
早在1959年，美国著名半导体制造商Fairchild公司首先推出了平面晶体管，随后在1961年推出了平面集成电路。这种平面制造工艺使用所谓的“光刻”技术在抛光的硅晶片上形成半导体电路的元件，如二极管、三极管、电阻器和电容器。只要不断提高“光刻”的精度，元件的密度就会相应增加，具有很大的发展潜力。因此，平面技术被认为是“整个半导体产业的关键”，是摩尔定律的技术基础。
1965年4月9日，时任飞兆半导体公司研发实验室主任的摩尔受邀为《电子》杂志35周年特刊撰写观察评论报告，题为《让集成电路填充更多元件》。应本刊要求，摩尔预测了未来十年半导体元器件行业的发展趋势。根据他的计算，到1975年，在一块面积只有四分之一平方英寸的硅片上，将有可能密集地组装65000个元件。他是基于器件的复杂程度(电路密度增加，价格降低)与时间的线性关系做出这个推论的。他的原话是这样的:“最低组件价格下的复杂度大约每年翻一番。可以肯定的是，这种增长速度在短期内还会继续。如果不是更快。在更长的时期内，增长率应该会略有波动，尽管有足够的理由证明，至少在未来十年内，这一增长率将保持几乎不变。”这就是后来被称为“摩尔定律”的原始原型。
摩尔定律修正案
摩尔演讲1975；摩尔在国际电信联盟(ITU) IEEE年度学术会议上发表了一篇论文。根据当时的实际情况，对“密度每年翻一番”的增长速度进行了重新审视和修正。根据1997年9月对一位编辑(科学美国人)的采访，摩尔将“每年翻一番”改为“每两年翻一番”，并宣称自己从未说过“每18个月翻一番”。
但据网上一些媒体报道，在摩尔自己的论文发表后不久，就有人将他的预测修改为“半导体集成电路的密度或容量每18个月将增加一倍，或每3年增加4倍”，甚至有人列出了以下数学公式:(每芯片的电路增长倍数)=2(年-1975)/65438+。这句话后来成为很多人的“* * *知识”，流传至今。摩尔自己的声音，无论是最初的“每年翻一番”，还是后来修改的“每两年翻一番”，都被淹没了，现在已经很少有人知道了。
历史给人们开了一个不大不小的玩笑:原来目前广为流传的摩尔定律并不是摩尔自己说的！
摩尔定律验证
摩尔定律到底准不准？我们先来看一些具体的数据。1975年，一个新的电荷前端器件存储芯片中有近65000个元素，与摩尔十年前的预言惊人的一致！根据Intel公布的统计数据，单个芯片上的晶体管数量从0年4004处理器上的19765438+2300增加到1997奔腾？750万在II处理器上，26年增长了3200倍。我们不妨做一个简单的验证:根据摩尔自己预测的“每两年翻一番”，26年应该包括13个翻一番的周期，每个周期后芯片上集成的元件数应该增加2n倍(0≤n≤12)，所以13周期后元件数应该增加265443。如果像别人说的翻倍周期是18个月，两者相差甚远。可见，从长远来看，摩尔本人更接近现实。
也有人从个人电脑(PC)的三大要素——微处理器芯片、半导体存储器和系统软件来考察摩尔定律的正确性。微处理器方面，从1979中的8086和8088到1982中的80286，1985中的80386，1989中的80486，1993中的奔腾，65438+。同时PC的内存容量从最早的480k扩展到8M，16M，更符合摩尔定律。在系统软件方面，由于存储容量的限制，早期计算机的规模和功能都受到了极大的限制。随着内存容量按照摩尔定律的指数级增长，系统软件不再局限于狭小的空间，它所包含的程序代码的行数也急剧增加:1975年Basic的源代码只有4000行，20年发展到50万行左右。微软Word第一版，1982，包含27000行代码，20年后增加到200万行左右。在画出其发展速度的曲线后，有人发现软件的规模和复杂程度甚至比其他人增长得更快。超越摩尔定律。系统软件的发展反过来增加了对处理器和存储芯片的需求，从而刺激了集成电路的更快发展。
这里特别需要指出的是，摩尔定律不是数学或物理的定律，而是对发展趋势的分析和预测。因此，无论是书面表达还是定量计算，都应该允许有一定的丰富度。从这个意义上来说，摩尔的预测真的是相当准确和有价值的，所以才会得到业内人士的认可，产生很大的反响。
应用示例
2005年是英特尔公司创始人之一戈登·摩尔提出著名的摩尔定律40周年。在过去的40年里，半导体芯片的集成趋势，正如摩尔所预言的那样，推动了整个信息技术产业的发展，给千家万户的生活带来了改变。
1965年4月，时任飞兆公司电子工程师的摩尔在《电子》杂志上发表文章预测，半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量每年将翻一番。1975年，他提出了一个修正案，芯片上集成的晶体管数量每两年翻一番。
那时候集成电路才六岁。摩尔的实验室只能在一个芯片上集成50个晶体管和电阻。摩尔当时的预言听起来像科幻小说；此后，不断有技术专家认为，芯片集成的速度已经“登顶”。但事实证明，摩尔的预测是准确的。虽然这种技术进步的周期已经从最初预测的12个月延长到现在的近18个月，但摩尔定律依然成立。目前最先进的集成电路包含17亿个晶体管。
摩尔定律概括了信息技术进步的速度。在这40年里，计算机从神秘而不可接近的庞然大物变成了大多数人不可或缺的工具，信息技术从实验室走进了无数普通家庭，互联网连接了整个世界，多媒体视听设备丰富了每个人的生活。
这一切背后的驱动力是半导体芯片。如果用老办法把晶体管、电阻、电容装在电路板上，不仅个人电脑、移动通信不会出现，基因组研究、计算机辅助设计制造等新技术也不会出来。
“摩尔定律”也导致了芯片行业的激烈竞争。在纪念这一定律公布40周年之际，英特尔公司名誉董事长摩尔说:“如果你期望在半导体行业处于领先地位，你就不能落后于摩尔定律。”从过去的飞兆公司到今天的英特尔、摩托罗拉和先进的微器件公司，半导体行业围绕摩尔定律的竞争如大浪淘沙般激烈。
毫无疑问，摩尔定律对全世界意义深远。信息技术专家在回顾半导体芯片产业40年来的进步并展望其未来时表示，摩尔定律在未来几年内可能仍然适用。但随着晶体管电路逐渐接近性能极限，这一定律终将走到尽头。摩尔定律何时到期？专家对此看法不一。
美国惠普实验室研究员斯坦·威廉姆斯(Stan Williams)表示，到2010年，半导体晶体管可能会出现问题，芯片制造商必须考虑更换产品。英特尔公司技术战略部主任Paul Gaggini认为，一些具有纳米线等技术的“混合”晶体管将在2015年左右投产，并将在5年内取代半导体晶体管。一些专家还指出，半导体晶体管可以继续发展，直到其尺寸极限在4到6纳米之间，这可能是在2023年。
专家预测，随着半导体晶体管尺寸接近纳米尺度，不仅芯片发热等副作用逐渐显现，电子的运行也难以控制，半导体晶体管将不再可靠。摩尔定律在未来40年肯定不会继续有效。但纳米材料、相变材料等新进展已经出现，有望应用于未来芯片。到那时，即使摩尔定律消亡，信息技术的步伐也不会放慢。
摩尔定律的演变
摩尔定律的响亮名声让很多人模仿它的表达方式，从而衍生和复制出各种版本的摩尔定律，比如:
摩尔第二定律:摩尔定律提出30年以来，集成电路芯片的性能确实有了很大的提升；另一方面，英特尔高管开始注意到芯片工厂的成本也在相应增加。从65438到0995，英特尔董事会主席罗伯特·诺伊斯预见到摩尔定律会受到经济因素的制约。同年，摩尔在《经济学人》杂志上写道:“我现在最担心的是成本的增加……这又是一条指数曲线”。他的陈述被称为摩尔第二定律。
新摩尔定律:近年来国内IT专业媒体上出现的“新摩尔定律”？“互联网”这个词指的是中国互联网主机和网民数量的增长速度，每六个月就会翻一番！专家预测，这一趋势将在未来几年内持续。
摩尔定律的前景
摩尔定律已经存在40年了。看到半导体芯片制造技术水平以令人眩晕的速度提高，人们并不感到惊讶。目前英特尔微处理器芯片奔腾？4的主频达到了2G(即1？2000M)，2011年将推出1亿个晶体管，每秒1亿条指令的芯片。人们不禁要问:这种不可思议的发展速度还会无限延续下去吗？
你不需要复杂的逻辑推理就知道，芯片上元件的几何尺寸不可能无限缩小，这意味着总有一天，芯片单位面积可以集成的元件数量会达到极限。问题只是这个极限是多少，什么时候会达到。有业内专家预测，未来几年芯片性能增速将放缓。一般认为摩尔定律可以适用约10年。制约因素是技术和经济。
从技术角度来说，随着硅片上电路密度的增加，其复杂度和出错率也将呈指数级增长，同时对芯片进行全面彻底的测试几乎是不可能的。一旦芯片上的线条宽度达到纳米量级(10-9米)，相当于只有几个分子的大小，在这种情况下，材料的物理化学性质就会发生质的变化，使得采用目前工艺的半导体器件无法正常工作，摩尔定律也就走到了尽头。
从经济学角度来看，如摩尔第二定律所言，目前建一个芯片厂需要20-30亿美元。当线路尺寸缩小到0.1微米时，将飙升至100亿美元，这比一座核电站的投资还多。越来越多的公司因无力支付这笔钱而被迫退出芯片行业。看来摩尔定律再维持十年寿命也不容易了。
然而，有些人从不同的角度看问题。一家名为CyberCash的美国公司的总裁兼首席执行官丹·齐林说，“摩尔定律是关于人类创造力的定律，而不是物理定律”。持类似观点的人也认为，摩尔定律其实是一个关于人类信仰的定律。当人们相信某件事可以做的时候，他们会努力去实现它。当摩尔第一次提出他的观察报告时，他实际上给了人们一个信念，他所预言的发展趋势一定会继续下去。
摩尔定律是英特尔公司名誉董事长戈登·摩尔经过长期观察得出的结论。它最初是用来描述半导体制造领域的一个现象，即一个集成电路所能容纳的晶体管数量每18个月就会翻倍，性能也会翻倍。后来摩尔定律被引入到其他高科技行业，用来描述技术飞速发展带来的性能提升。？
在光纤通信行业，密集波分复用(DWDM)很好地诠释了摩尔定律。DWDM是一项关键的基础网络技术。通过在一根光纤中传输多路并行的千兆光信号，大大降低了带宽成本，从而使宽带互联网普及。这种技术还具有传输距离长、延迟低的优点。随着网络传输的快速增长，电信运营商希望以更低的单位成本传输更多的信息。因此，DWDM在固定通信基础设施中的地位得到了巩固和不断加强。从2003年到2007年，运营商在DWDM技术上的支出增加了近两倍。2007年，全球在该技术和设备上的支出达到58亿美元。？
在过去的10年里，知名咨询公司Ovum Company使用了一个网络带宽资本支出(capex)的计算公式，计算出每秒一千米距离内传输1GB信息的成本。起初，电信运营商实现了每条语音线路64kbps的传输速率。后来每个用户用了几千兆的信息后，语音线路不堪重负。好在光纤技术出现了。设备供应商之间的竞争使得传输成本大幅下降。在DWDM技术出现之前，每秒一公里内传输1gb信息的成本是2000美元。到2007年，这个数字还不到1美元，其发展速度已经让摩尔定律黯然失色。？
DWDM技术从正式部署至今已有13年的历史，但似乎已经停止了曾经创造电信发展史奇迹的指数级增长，进入了青春期的萧条。分析人士指出，如果未来五年整个系统不呈指数级扩张，DWDM的几何级增长将难以维持。摩尔定律在光纤通信市场的影响结束了吗？？
在过去的几年中，DWDM的成功依赖于多样化的创新，如光纤放大器和光分插复用器(OADM)，以及激光器、检波器和滤波器的技术进步，以及各种系统软件的创新，这些都使系统获得了更高的容量，提高了操作的灵活性。？
残酷的竞争使得10G网络的成本不断降低，也迫使DWDM在13年提高性价比，虽然这期间光纤系统和元器件创新的R&D投入相对较低。与此同时，在本世纪的最初几年，电信业泡沫的破裂导致主要市场的支出大幅下降，整个行业正在愈合。由于在此期间R&D投资的减少，更具成本效益的40G技术的部署和商业化被推迟。？
但是，市场最终选择了40G技术。40G网络技术最有可能在不久的将来实现传输成本效益的指数级增长。这项技术提供的带宽是现有10G网络的四倍，而capex只有四分之一，性能丝毫不逊色。虽然Ovum Consulting认为这种规模的成本降低在2012之前不太可能实现，但鉴于过去几年对这一技术的投资急剧增加，奇迹仍有可能出现。？
已经推出和将于2008年推出的40G技术创新包括:北电网络开发的技术提供了目前市场上最好的性能，并有清晰的向100G技术演进的路线；Opvista技术在推动40G技术在城域网中的应用方面优势明显。Stratalight、Mintera等公司开发的标准化40G模块技术也取得了进展。光纤技术供应商Infinera也在尝试通过40G技术创新来解决成本、容量和传输距离之间的矛盾，预计将在今年晚些时候或明年发布新技术。？
同时，网络运营商和设备供应商也将推动100G技术的创新，这将延续DWDM的成功，满足全球用户对通信服务日益增长的渴望。
摩尔定律对计算机发展的影响
虽然我们可以通过指令并行、数据并行或者其他技术来提高CPU的利用率，但是CPU的计算能力是计算机的一个硬瓶颈。CPU的能力是计算机能力的基础。摩尔定律是对计算机计算能力的预测。随着时间的发展，CPU的飞速发展，AMD在2008年6月5438+2月推出了全球最强的“上海”处理器。我相信这个最强的处理器也是暂时的。
对于摩尔定律，很多人认为它是对计算机发展的一种限制，但我们不妨把它看作是对推动计算机发展的一种鼓励。不仅在处理器方面，在存储方面也是如此。
摩尔提出摩尔定律的时候，集成电路刚出来6年。他的实验室只能在一个芯片上集成50个晶体管和电阻。摩尔当时的预测很有前瞻性。在计算机的发展中，摩尔定律提出后的40年里，有专家认为芯片集成的速度已经到了极限。但事实证明，摩尔的预测总是准确的。虽然倍增周期从最初的12个月增加到现在的18个月，但摩尔定律依然成立。
摩尔定律概括了信息技术进步的速度。在这40年里，计算机从神秘而不可接近的庞然大物变成了大多数人不可或缺的工具，信息技术从实验室走进了无数普通家庭，互联网连接了整个世界，多媒体视听设备丰富了每个人的生活。
这一切背后的驱动力是半导体芯片。如果用老办法把晶体管、电阻、电容装在电路板上，不仅个人电脑、移动通信不会出现，基因组研究、计算机辅助设计制造等新技术也不会出来。
“摩尔定律”也导致了芯片行业的激烈竞争。在纪念这一定律公布40周年之际，英特尔公司名誉董事长摩尔说:“如果你期望在半导体行业处于领先地位，你就不能落后于摩尔定律。”从过去的飞兆公司到今天的英特尔、摩托罗拉和先进的微器件公司，半导体行业围绕摩尔定律的竞争如大浪淘沙般激烈。
毫无疑问，摩尔定律对全世界意义深远。信息技术专家在回顾半导体芯片产业40年来的进步并展望其未来时表示，摩尔定律在未来几年内可能仍然适用。但随着晶体管电路逐渐接近性能极限，这一定律终将走到尽头。摩尔定律何时到期？专家对此看法不一。
美国惠普实验室研究员斯坦·威廉姆斯(Stan Williams)表示，到2010年，半导体晶体管可能会出现问题，芯片制造商必须考虑更换产品。英特尔公司技术战略部主任Paul Gaggini认为，一些具有纳米线等技术的“混合”晶体管将在2015年左右投产，并将在5年内取代半导体晶体管。一些专家还指出，半导体晶体管可以继续发展，直到其尺寸极限在4到6纳米之间，这可能是在2023年。
专家预测，随着半导体晶体管尺寸接近纳米尺度，不仅芯片发热等副作用逐渐显现，电子的运行也难以控制，半导体晶体管将不再可靠。摩尔定律在未来40年肯定不会继续有效。但纳米材料、相变材料等新进展已经出现，有望应用于未来芯片。到那时，即使摩尔定律消亡，信息技术的步伐也不会放慢。
[1][2]基辛格法则
“基辛格法则”来自摩尔定律，在PC处理器行业很有名。同样，这条规则也是以在处理器界赫赫有名的英特尔首席技术官帕特·基辛格(Pat Kissinger)命名的。
该规则内容如下:
未来处理器的发展方向将是研究如何提高处理器的效率，使计算机用户充分利用多任务、安全、可靠、可管理和无线计算的优势，使用多核处理器。多核处理器不仅通过提高处理器的频率来提升性能，还通过提高晶体管的性能来提升处理器的性能。"
简单来说，摩尔定律以处理性能为目标，基辛格法则以处理器效率为目标。虽然只有一字之差，但远非如此。效率强调的是单位功耗下处理器的性能，即性能除以功耗。
目前，长期主导处理器性能发展的摩尔定律受到了挑战。人们发现，处理器频率提升的步伐明显放缓，以提高处理器效率为目标的基辛格法则将取代摩尔定律。