運(yùn)行了半個(gè)世紀(jì)的摩爾定律，是否在幾十年中曾經(jīng)被誤解，被神化？是否在現(xiàn)有的市場中已經(jīng)被上網(wǎng)本這樣的事物顛覆？在互聯(lián)網(wǎng)的云計(jì)算時(shí)代，是否走向崩潰的邊緣？

英特爾每年都要為它發(fā)明的摩爾定律苦惱一陣子。英特爾苦于爭辯摩爾定律的壽命。它一會(huì)說，定律永遠(yuǎn)有效；一會(huì)又說，還能撐上幾年。而最新的表態(tài)，則出自英特爾全球董事長貝瑞特。

“在今后15年里，這一定律仍會(huì)發(fā)生作用?！睅兹涨埃惾鹛卦诒本┑腎DF上公開演講時(shí)說。

貝瑞特下月即將退休，他顯然不是在隨意發(fā)出預(yù)言?？瓷先?，摩爾定律已陷入“卡桑德拉式”的厄運(yùn)預(yù)言中了。

摩爾定律瀕臨破滅

貝瑞特的表態(tài)顯然十分委婉，聽上去覺得，定律還有很長的壽命。15年，對個(gè)人來說，畢竟不是一瞬。

但I(xiàn)BM研究員Carl Anderson就十分不客氣。上周，他直白地說，摩爾定律已到盡頭，即將失效。理由是，各行各業(yè)呈爆炸式成長的時(shí)代終將告一段落，先是鐵路，后是航空業(yè)，如今輪到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)了。

更為專業(yè)的技術(shù)人士，則將失效理由歸結(jié)為材料與技術(shù)的極限，而不在于工藝本身。

制作芯片現(xiàn)有材料是硅。它由50年前的美國人發(fā)明。之后美國仙童公司的諾伊斯（之后創(chuàng)立了英特爾）、德儀公司的基爾比發(fā)明了集成電路。1965年，摩爾開始宣揚(yáng)其定律，一般的敘述如此這般：每過18個(gè)月，單位面積上的晶體管數(shù)量增長一倍，而價(jià)格不變。

1971年，英特爾首個(gè)微處理器僅集成2000多個(gè)晶體管，而2008年最新的45納米產(chǎn)品則集成高達(dá)2.05億個(gè)晶體管。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研究專家莫大康對CBN記者表示，為了降低功耗與制造成本，深度集成仍是行業(yè)努力的方向，但這不可能永無止境。用作絕緣材料的二氧化硅，已逼近極限，如繼續(xù)縮小，將導(dǎo)致漏電、散熱等物理瓶頸，數(shù)量集成趨勢終有終結(jié)的一天。

紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校教授Alain Kaloyeros說，耗電增加、發(fā)熱難題日益加劇。他嘲笑說，現(xiàn)在芯片每個(gè)單元產(chǎn)生的熱量，超過了舊式的蒸汽熨斗，以后 “不希望用筆記本電腦去熨褲子”。

事實(shí)上，2008年，英特爾推出45納米工藝前，已備受質(zhì)疑多年。不過，借助材料突破（替代二氧化硅），它渡過了難關(guān)，打通了進(jìn)軍32納米、22納米的道路。

但這只是暫時(shí)的高興。新材料在22納米之后，也將遭受同樣的問題。事實(shí)上，2005年3月，貝瑞特在美國IDF演講中也已透露，傳統(tǒng)工藝“設(shè)想達(dá)到的極限”將是5納米，超越這個(gè)極限，將遭遇電流泄漏等難題。

這正是英特爾迄今為止給出的最高壽命極限。按目前演進(jìn)趨勢，大約在2020年左右，摩爾定律將成為歷史。這與貝瑞特最新所說的15年完全吻合。

被誤解的和被神化的

摩爾定律被英特爾一直奉為圭臬，即便是貝瑞特談及定律生命已經(jīng)有限，但其許多高管一直不愿承認(rèn)。

非但如此，該公司還試圖將定律“私有化”，不斷加以懷念，沉淀。2005年春，該公司在全球懸賞 1萬美元，尋找一本40年前的老雜志。

雜志的名稱為《電子學(xué)》。那是美國上世紀(jì)60年代的刊物。1965年4月，36歲的摩爾在上面發(fā)了篇文章，名叫《往集成電路里塞進(jìn)更多元器件》，對產(chǎn)品趨勢預(yù)言了一下。

這就是摩爾定律誕生的源頭了——盡管1960年斯坦福大學(xué)恩格爾伯特已發(fā)現(xiàn)類似規(guī)律，只是沒發(fā)表文章。

摩爾的預(yù)言當(dāng)時(shí)沒產(chǎn)生多大反響。摩爾當(dāng)年將這本雜志借給了朋友，再也沒能找回。那時(shí)英特爾自己還都沒成立，但成立37年后，它忽然想到，這似乎是公司的“寶貝“，于是懸賞尋物。

實(shí)際上，“摩爾定律”稱得上“定律”，完全是溢美之辭。因?yàn)椋煌跀?shù)學(xué)、物理等自然學(xué)科上具有嚴(yán)格意義的定理，而只是一種基于產(chǎn)品發(fā)展的預(yù)測，頂多可稱為“規(guī)律”。畢竟，單位面積到底該集成多少晶體管，沒人限制你。

而且，摩爾的預(yù)言，從誕生到成為言必稱的“定律”，其間充滿著誤解、神話的特征，還有點(diǎn)誤打誤撞。

事實(shí)上，摩爾本人從沒說過這句話：單位面積晶體管數(shù)量每18個(gè)月翻一番，價(jià)格不變。

CBN記者查詢到摩爾1965年的原文，它是一篇評論。原文如此表述：隨著單位成本下降，晶體管數(shù)量增加；1975年，業(yè)界將能看到，每個(gè)硅片可集成65000個(gè)晶體管。

原文對此加了一句解釋：最低成本下，晶體管復(fù)雜度大約每年增加一倍。但沒有說明，“復(fù)雜度”是否為“數(shù)量”。

而摩爾本人非但沒有稱它為“定律”，之后還對它做了多次修正。1975年，他在IEEE組織會(huì)議上作了題為《數(shù)字集成電路的發(fā)展》的演講，將上面的敘述改成：今后10年，新的斜率說明，大約每兩年增加1倍而不是每1年增加1倍；1997年9月，在接受《科學(xué)的美國人》采訪時(shí)，摩爾親口強(qiáng)調(diào)，他當(dāng)年說的是，每兩年翻1番，而不是每年翻1番，并堅(jiān)定地說，從來沒有說過“每18個(gè)月翻一番”。[!--empirenews.page--]

而英特爾高管口中常補(bǔ)充的后半句“價(jià)格不變”，摩爾當(dāng)年也沒說過。他根據(jù)1965年至1970年的走勢倒做過預(yù)測，他說，1970年，每個(gè)芯片成本是當(dāng)時(shí)的1/10。即使如此，計(jì)算下來，平均每年下降僅37%，并非“一半”。

中芯國際董事長王陽元對此揶揄了一下。他說，結(jié)合英特爾最初的處理器晶體管價(jià)格，如果嚴(yán)格按英特爾官方的完美表述來計(jì)算，“到2010年，1美元可以買1萬輛汽車”。

臺(tái)積電創(chuàng)始人、現(xiàn)任董事長張忠謀去年對CBN記者表示，半導(dǎo)體技術(shù)的創(chuàng)新正相對“變窄”，摩爾定律不是技術(shù)定律，而是“經(jīng)濟(jì)效益理論”。

拯救或拋棄

摩爾定律已淡去神話色彩，人們開始焦躁地等待有人來延續(xù)它的生命，而更多人試圖開始創(chuàng)造新的生命。

“半導(dǎo)體制造已轉(zhuǎn)向新材料、原理創(chuàng)新的革命時(shí)代?！蹦罂祵BN記者說，尋求替代材料的努力，反而多集中于非半導(dǎo)體領(lǐng)域，因?yàn)榘雽?dǎo)體制造業(yè)所涉領(lǐng)域較廣。

看起來已經(jīng)有了一些新材料與新技術(shù)。IBM研發(fā)部高級(jí)副總裁John Kelly說，已經(jīng)擁有更多替代品。美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)總裁George Scalise前不久表示：“現(xiàn)在已處于挑選候選者的階段。”

一種新的替代技術(shù)名為“自旋電子”。它借助電子充電與旋轉(zhuǎn)來存儲(chǔ)信息，采用這一方法可減少耗電；另一種是采用納米技術(shù)，在兩個(gè)碳分子之間懸浮單個(gè)金屬原子，通過金屬原子左右運(yùn)動(dòng)控制電流開關(guān)。莫大康表示，目前“碳納米管”技術(shù)，即將一種特殊碳原子組合成管狀的技術(shù)，已經(jīng)可以按不同配置，制造“邏輯門”了。

而另一技術(shù)大佬IBM則正借生物領(lǐng)域的研究向芯片延伸。DNA、蛋白質(zhì)等具有自發(fā)性組織能力的物質(zhì)或許扮演未來關(guān)鍵元器件革命的角色。

“英特爾的技術(shù)人員，很多也都是玩原子的?！庇⑻貭栔袊髤^(qū)楊敘對CBN記者形象地說。

而這還需要伴隨著生產(chǎn)設(shè)備的升級(jí)。莫大康表示，工藝越先進(jìn)，制造成本越高，其中的設(shè)備研發(fā)成本也日益高昂。真正能承擔(dān)起幾十億美元甚至更高研發(fā)費(fèi)用的，只有IBM、英特爾、三星、美國應(yīng)材等有限的企業(yè)，而產(chǎn)業(yè)分工又讓它們各自十分謹(jǐn)慎。

貝瑞特則寄希望于未來的奇跡。談及困局，他說：“每當(dāng)我們感到山窮水盡之時(shí)，總會(huì)有聰明的工程師來解圍。”

但上述新技術(shù)都還停留在實(shí)驗(yàn)階段。而從實(shí)驗(yàn)室到大規(guī)模商用，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，至少要花10年工夫，留給摩爾定律表演的時(shí)間不多了。但愿芯片業(yè)的人們，尤其是英特爾人不要陷入信仰危機(jī)。