摩尔去世，影响世界的摩尔定律怎样了

　　英特尔公司联合创始人戈登摩尔3月24日去世，享年94岁。作为半导体行业的先驱，他提出的摩尔定律预言了芯片日新月异的发展进程。现在人们熟知的摩尔定律是指：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目每隔1824个月增加一倍，性能也将提升一倍。事实上，摩尔并没有说过每18个月翻一番，经常被引用的18个月是英特尔副总裁大卫豪斯提出的。
　　1965年，摩尔在《电子学》杂志上首次提出这一著名预言时说：最低元件成本下的复杂度大约每年增加一倍，这一增长率至少会维持10年。10年后，摩尔作出了一些修正，将翻番的时间从一年调整为两年。后来，这一发展速度保持了半个世纪。摩尔近60年前提出的这段预言被总结为摩尔定律。它揭示了集成电路性能、价格与时间的关系，对半导体产业的研发投产、发展规划产生了巨大影响。
　　尽管摩尔定律被誉为硅谷的节拍器，但近年来，随着人工智能（AI）时代的到来，业界关于摩尔定律是否失效的讨论越来越多。不久前，OpenAI公司首席执行官、ChatGPT之父山姆阿尔特曼表示，新版摩尔定律很快要来了。
　　AI时代的摩尔定律或许正在孕育中，这可能是对戈登摩尔最好的致敬。
　　不断发展的摩尔定律碰上两只拦路虎
　　不管是一年、两年还是18个月，在集成电路领域，全球最聪明的大脑使尽各种解数，只为解决一个问题如何在单位面积里容纳更多晶体管。
　　一开始，人们只需要缩小源漏极之间的距离。源极、栅极和漏极是晶体管上控制电流的三个部件，栅极是开关，负责电流从源极流向漏极。早期所谓的几微米纳米芯片，指的就是栅极的长度。
　　著名物理学家霍金很早就预测，摩尔定律迟早会遇到两只拦路虎：一是量子隧穿效应，二是光速。当人们制造芯片的进程来到22纳米节点时，量子隧穿效应如期而至。
　　所谓量子隧穿效应，就是由于栅极太短，源漏极之间开始漏电。但科学家总有办法解决，他们将器件结构从平面变成三维。英特尔公司率先实现了FinFET（鳍式场效应晶体管）的产业化，也就是加厚了栅极，该技术此后成为业界主流。改变器件结构后，芯片内部就没有一个物理尺度能够指代芯片制程。因此，除英特尔公司仍然遵守晶体管密度提升一倍、产品往前提一代的命名规则外，其他芯片制造商开始使用自己的命名法则。比如，三星、台积电的7纳米芯片的晶体管密度，并没有达到英特尔10纳米芯片的两倍，3纳米芯片上的晶体管数量也没有比5纳米芯片翻倍。在市场竞争下，从2021年开始，英特尔公司放弃坚持，将10纳米芯片制程命名为英特尔7。
　　如果严格按照摩尔定律，今年人们将拥有2纳米制程的芯片，2025年将实现1纳米制程。事实上，当集成电路发展到这个尺度，第二只拦路虎也来了，也就是去哪里找波长那么短的光刻蚀硅片？全球科学家正在想办法应对。
　　摩尔定律的真相是什么？
　　在硅谷流传着这样一句话：如果你没有跟上摩尔定律，则意味着在这一轮比拼中一定有人超过了你，他将占据市场的绝大部分份额，并积累发展优势。在这一魔咒的督促下，任何一家生厂商都不敢有丝毫懈怠。上海市集成电路行业协会监事长徐步陆说：摩尔定律在技术和经济之间建立了量化联系，对产业发展起到指引方向的作用。
　　自1965年提出至今，摩尔定律一路伴随着人们经历了个人电脑、互联网和智能手机时代，并迎来了AI时代的寒武纪大爆发。在中科院上海微系统与信息技术研究所研究员、上海集成电路材料研究院首席科学家李卫民看来，很难说是摩尔定律促进了这些产业的发展，还是这些产业促进了摩尔定律。因为，每当摩尔定律发展势头消退时，总会出现新一波核爆点，促进摩尔定律步履不停。
　　这一次如果没有AI算力对芯片的需求，摩尔定律很可能要慢下来。李卫民说，当市场对技术的渴求超过当前的技术供给时，就会促使创新爆发，这就是摩尔定律的真相。
　　比起科学家的头衔，徐步陆更愿意将戈登摩尔视为一位战略型企业家。他在担任英特尔首席执行官期间，立足美国当时集成电路信息技术的优势，扬长避短，带领英特尔放弃DRAM（动态随机存取存储器），专注于微型计算机的心脏部件CPU（中央处理器），带动新一轮爆发式市场需求，开启了全新的个人电脑时代，也让摩尔定律历久弥新。徐步陆说，眼下，新一轮科技革命和产业革命方兴未艾，要加快实现高水平科技自立自强，我们需要更多有战略眼光的科学家和企业家。
　　走出集成电路产业的应变之道
　　摩尔定律快要失效了，摩尔定律已经逼近极限近年来，这样的声音不绝于耳。英伟达首席执行官黄仁勋曾在多个场合公开表示摩尔定律已经结束，但是英特尔公司对此并不认同。在去年举行的英特尔创新大会上，公司直接在屏幕上亮出观点：摩尔定律还活得很好。日前，山姆阿尔特曼在社交媒体上发文称：摩尔定律可能很快要更新了，全球人工智能运算量每隔18个月翻一番。
　　新旧版摩尔定律的区别在哪里？徐步陆认为，两者说的并不是同一件事，这是摩尔定律又一次被人为扩展演绎。而从另一个角度看，它也成功为摩尔定律在人工智能时代续命。
　　李卫民表示，从降本增效的角度来看摩尔定律，其远远还未达到发展尽头。随着多核、异构、存算一体技术的发展，芯片集成度还会不断创新高。
　　上海很早就意识到了集成电路产业发展应摆脱现有模式的路径依赖，也因此更加关注新材料、新工艺和新制造技术，从底层技术做起，走出产业的应变之道。成立于2013年的上海微技术工业研究院致力于超越摩尔技术的创新、研发和产业化，在张江嘉定园建起8英寸研发中试线，借助传感器等新兴技术实现弯道超车。由上海牵头制定的中国集成电路技术路线图也没有照搬西方流行的摩尔定律模式，而是在降低成本、系统小型化、提升效率等方面下功夫。
　　文丨沈湫莎