摩尔定律是什么？它有什么用？

摩尔定律是指英特尔联合创始人戈登·摩尔 （ Gordon Moore）在1965年所做的一项观察，他发现集成电路中每平方英寸的晶体管数量自发明以来逐年翻番。

摩尔定律预测，这种趋势将在未来几年保持不变。 尽管速率下降了，但是每平方英寸的晶体管数量大约每年半翻一番。 这被用作摩尔定律的当前定义。

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该法律的简化版本指出，计算机的处理器速度或整体计算能力每两年将翻一番 。 来自不同计算机公司的技术人员之间的快速检查表明，该术语不是很流行，但是该规则仍然被接受。

如果我们研究1970年至2018年的处理器速度，然后再研究2019年的速度，我们可能会认为法律已经达到极限或正在接近。 在1970年代，处理器速度从740 KHz到8 MHz不等，但实际上，适用于晶体管的法律比速度更精确。

与十年前所能实现的相比，我们现在可以在最小的设备上使用的计算能力相当出色。

回顾一下，即使是五年左右的时间，如果与目前的PC相比，当时性能最好的PC也被认为已经过时了。

这是可能的，因为随着芯片研究的进步，芯片制造商每年能够显着增加芯片上晶体管的数量 。

摩尔定律的扩展是，随着集成电路中晶体管的效率提高，计算机，计算机供电的组件和计算能力将随着时间的推移而变得越来越小和越来越快。

晶体管是集成在微芯片，处理器和小型电路中的简单电子开关。 他们处理电信号的速度越快，计算机的效率就越高。

这些性能更高的计算机的成本也随着时间的流逝而降低，通常每年约为30％。 当硬件设计师提高具有更好集成电路的计算机的性能时，制造商便能够制造出能够使某些过程自动化的更好的机器。 这种自动化为消费者创造了价格更低的产品 ，而硬件创造了更低的劳动力成本。

当今社会的摩尔定律

摩尔定律五十年后，当代社会看到了该定律带来的许多好处。 如果没有非常小的处理器 ，移动设备（例如智能手机和台式计算机）将无法工作。 较小，速度更快的计算机可改善交通，医疗保健，教育和能源生产。 付诸实践的摩尔定律概念几乎使高科技社会的每个方面都受益。

如今，所有消费类处理器都由硅制成， 硅是地壳中含量第二高的元素，仅次于氧气。 但是硅并不是理想的导体，它携带的电子迁移率受到限制，很难封装硅晶体管。

但是，不仅功耗是一个巨大的问题，而且称为量子隧道的效应也可能导致将电子保持在一定厚度阈值以上的问题。

硅晶体管目前达到14纳米，虽然一些10纳米芯片设计将很快投放市场，但得出的结论是，为了长期遵守摩尔定律，公司必须创建更新更好的材料，成为下一代计算机的基础。

未来的摩尔定律

得益于纳米技术 ，一些晶体管比病毒还小。 这些微观结构包含排列完美的硅和碳分子，有助于更快地沿电路移动电。

最终，晶体管的温度使得不可能创建更小的电路 ，因为冷却晶体管比通过晶体管需要更多的能量。 专家表明，计算机将在未来几年内达到摩尔定律的物理极限。 发生这种情况时，计算机科学家将不得不研究创建计算机的全新方法。

应用程序和软件可以提高计算机而不是物理过程的速度和效率。 云技术，无线通信，物联网和量子物理学也可以在信息技术创新中发挥重要作用。

电路数量增加一倍的进度已经放慢了，随着晶体管越来越接近原子的大小，集成电路也不会变得越来越小。

在将来的某个时候，软件或硬件的进步可能会使摩尔定律的梦想永存。 但是，计算机行业似乎已准备好转向另一条将在几年内发展的路线。

摩尔定律的进展

尽管摩尔定律每两年都会说一次，但是技术生产的这种快速增长缩短了技术人员和用户的意识。

存在的局限性是，一旦可以制造出与原子粒子一样小的晶体管，那么就速度而言，CPU市场将不再有增长的空间。

摩尔指出，这些电路中的组件总数每年大约增加一倍，因此他将这个每年的重复工作推算到接下来的十年，估计1975年的微电路每个芯片将包含惊人的65, 000个组件。

1975年，随着增长率开始放缓，穆尔修改了他的两年时间表。 他修订的法律有些悲观。 1961年后约50年，晶体管的数量大约每18个月增加一倍。 随后，杂志经常提到摩尔定律，就像摩尔定律是技术定律一样，并得到牛顿运动定律的保障。

数十年来，晶体管的尺寸不断缩小，才使得电路复杂性的急剧爆炸成为可能。

在1980年代，当动态随机存取存储器（DRAM）芯片开始提供兆字节存储功能时，晶体管的特性达到了不到一微米的水平。

在21世纪初，这些功能的宽度接近0.1微米，从而可以制造千兆赫存储芯片和以千兆赫频率工作的微处理器。 摩尔定律在二十一世纪的第二个十年继续发展，引入了十纳米的三维晶体管。

摩尔定律的尽头

由于摩尔定律建议指数增长，因此不可能无限期地持续下去。 大多数专家都期望摩尔定律能再持续20年 。 一些研究表明，身体上的限制可能会在2018年达到。

根据国际半导体技术路线图（ITRS）的最新报告，其中包括英特尔和三星等芯片巨头，晶体管有可能达到2021年无法进一步减少的地步。这些公司声称，为了然后，使它们变小在经济上不再可行，从而最终终结了摩尔定律。

这意味着，尽管它们在物理上可以变小，但从理论上讲，它们将达到ITRS所谓的“经济最低要求”，这意味着这样做只会使成本高昂。

这并不是摩尔理论第一次受到质疑。 去年，英特尔首席执行官布莱恩·科赞尼奇（Brian Krzanich）宣布，从一种晶体管调整为另一种晶体管的尺寸需要两到两年半的时间。 克尔扎尼奇（Krzanich）在来自英特尔的财报电话会议上对此表示质疑，他说制造工艺的发展速度与过去不同。

但是，ITRS认为这并不意味着该法案背后的概念已经终结，因为制造商发现了在给定空间中引入更多交换机的创新方法。 以英特尔的3D NAND技术为例，该技术涉及彼此堆叠32个内存层以创建巨大的存储容量。

最后的话语和结论

直到现在，摩尔定律已经被一遍又一遍地证明是正确的，并且由于长期以来，摩尔定律被认为是导致数字时代从PC到超级计算机的大多数进步的原因。在半导体行业中用于指导长期计划并设定研发目标 。

摩尔定律是经济学定律，不是物理定律。 它表明每个新芯片将具有两倍数量的晶体管，因此将以相同的生产成本计算上一代的容量。

这个简单的经验法则为技术革命的所有进步提供了动力，并继续定义了当今技术不断扩大的局限性，使我们能够采用人工智能和自动驾驶汽车等概念，并实现它们。

这项法律臭名昭著，是因为人们喜欢法律，使他们能够预测世界上最大的工业之一的未来，但是该原理的物理基础意味着，它与许多人相比略有不同，可靠性较低。相信。

制造这些芯片的物理限制很容易将这个数字推回五年或更长时间，从而永远使摩尔定律无效。

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