想象一下,您身處見證一項將深刻改變人類文明的發明誕生的房間裡。戈登·E·摩爾就在那裡;25年前,他監督了將第一臺“計算機放在晶片上”的專案。
作為矽谷一家名為英特爾公司的初創企業的聯合創始人,摩爾見證了一項又一項技術實力的壯舉,這些壯舉維持了計算機算力的幾何級增長,這種增長如此規律,您幾乎可以按它來校準您的手錶。這種增長是如此可預測和重要,它已被奉為定律——“摩爾定律”。早在1965年,摩爾就注意到微晶片的電路密度(以及因此它們的潛在計算能力)大約每年翻一番。
摩爾於1989年從英特爾董事長職位退休。1990年,他從時任總統喬治·布什手中獲得了國家技術獎章。現在70歲的他,仍然每週在他的英特爾老隔間裡工作幾天。1997年9月,摩爾抽出時間與《大眾科學》西海岸編輯W·韋特·吉布斯進行了交談。他們的廣泛討論分為四個部分呈現。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
在第一部分中,摩爾描述了他如何差點學習核彈而不是微晶片,他如何幫助建立一家數十億美元的公司,以及他如何從日本投資者手中騙取了微處理器的權利。第二部分回顧了摩爾定律的發現以及他對它開始面臨的強大技術障礙的看法。
在第三部分中,摩爾描述了英特爾工程師正在開發的保持計算機革命持續發展的技術訣竅。在最後一部分,摩爾揭示了他對未來10年計算機發展的預測。
第一部分:微處理器的誕生
大眾科學: 您年輕時對科學比對工程更感興趣嗎?
戈登·摩爾: 是的,從初中開始我就決定要成為一名化學家。我不太清楚化學家是做什麼的,但我堅持了下來,並獲得了物理化學博士學位。我畢業後的第一份工作是在約翰·霍普金斯大學的應用物理實驗室做基礎研究。然後威廉·肖克利[半導體的共同發現者]找到了我。
大眾科學: 那麼,請告訴我約翰·霍普金斯大學的情況。您當時在從事武器研究和軍事研究嗎?
戈登·摩爾: 我沒有參與武器研究。在應用物理實驗室裡,有一個他們稱之為研究中心的地方,它本質上是在進行基礎研究……嗯,幾乎是對我們感興趣的任何事物進行研究。我當時在研究紅外吸收線的形狀以及一些火焰的光譜研究。
大眾科學: 您為什麼對那份工作不滿意?
戈登·摩爾: 首先,我所在的團隊正在解散,我的兩位老闆都要離開。我開始計算[從實驗室發表的]文章中每個單詞的成本,並認為每字5美元,我不確定政府是否物有所值。我不知道是否有人甚至在讀它們。
我決定我真的想更接近一些具有實際應用的東西。我正在尋找一些可以帶來實際產品的技術性的東西。我不太清楚是什麼。
我在幾個地方面試過,其中一個是這裡的勞倫斯·利弗莫爾實驗室,並考慮將熱核裝置作為一種實際應用。實際上,肖克利就是在那時得到了我的名字。他們向我發出了聘用邀請,我決定接受核爆炸檢查員的職位。
大眾科學: 那就是這份工作的內容嗎?
戈登·摩爾: 基本上是這樣。肖克利獲准查閱利弗莫爾實驗室的檔案,其中記錄了所有他們發出過聘用邀請或被拒絕的人。他認為他的新機構需要一位化學家;化學家們在他貝爾實驗室的團隊中證明了他們的用處。所以這就是他找到我的方式。我沒有任何半導體方面的背景。但我至少知道肖克利是誰,因為我在華盛頓聽過他的演講。
大眾科學: 那麼這份工作不需要相關背景嗎?
戈登·摩爾: 不,在那個年代,周圍沒有太多人真正瞭解半導體。
大眾科學: 肖克利那邊發生了什麼?那份工作似乎也沒持續多久,是嗎?
戈登·摩爾: 我在那裡待了大約一年半。我們擺弄著,試圖製造一些器件。然後肖克利改變了方向。當我剛開始為他工作時,他正在考慮製造電晶體。但後來他決定製造一種相當晦澀的器件,叫做四層二極體。主要是因為肖克利是一位技術天才,但他真的不太瞭解人際交往。他在內部惹出了很多麻煩。
我們一群人最終繞過肖克利,試圖把事情理順。我們去找了阿諾德·貝克曼,他的資金來源。我們認為我們取得了相當大的進展。但貝克曼最終告訴我們,肖克利是老闆,我們只能學會與他共處。
大眾科學: 聽起來有點像叛變。
戈登·摩爾: 嗯,是的,我的意思是我們已經徹底決裂了。所以在做了那件事之後,我們八個人覺得我們真的必須離開,去別的地方。我們不希望長期處於那種境地。我們後來被稱為“叛徒八人組”以及其他各種稱呼。我們創立了快捷半導體公司。
大眾科學: 當時已經有一家仙童公司在製造其他東西,對吧?
戈登·摩爾: 仙童攝影器材公司為其提供了支援。更完整地說,我們坐下來,拿著一份《華爾街日報》,瀏覽紐約證券交易所的公司,看看哪些公司可能願意開展半導體業務。我們確定了大約35家公司。我們當時打交道的投資銀行家,其中一位名叫亞瑟·洛克,當時是哈佛商學院的畢業生和一位高階合夥人,他去聯絡了我們確定的所有公司,但他們都拒絕了,甚至都沒有與我們小組進行交談。
然後他們找到了舍曼·仙童,他是仙童攝影器材公司和仙童飛機公司的創始人,他喜歡技術。他把他們介紹給了當時管理仙童攝影器材公司的人。他們派了一位代表來和我們談話,並決定支援我們創立一家新公司。
大眾科學: 那麼現在您有了自己的公司,但那似乎也沒有完全成功。
戈登·摩爾: 那裡有很多在職學習的機會。它在技術上非常成功,我們從中發展了一個相當大的業務。幾年後,當他們行使期權將其買斷時,它成為了仙童公司的一個部門。我們的部門大約有30,000名員工和1.5億美元的收入。所以這是一個相當成功的運營。
但是,在母公司中發生了一些我從未理解的變化。他們在六個月內解僱了兩名執行長。他們解僱了第一位,並任命了我們與之打交道最多的人。然後他也離開了,他們開始嘗試用董事會的三人委員會來管理公司,同時開始在外部尋找新的總裁。
羅伯特·諾伊斯[快捷半導體公司和後來的英特爾公司的聯合創始人] 是合理的內部候選人,但他對事情的發展方式不太熱衷。我能看出公司將發生很大的變化,因為他們從外部聘請了人。
所以我決定寧願在變化之前離開,也不願在變化之後離開。而且我對我正在做的事情有點沮喪。我當時在管理實驗室,而且越來越難將研究成果轉移到生產製造中。
大眾科學: 牆壁越來越高了嗎?
戈登·摩爾: 是的,牆壁越來越高。製造部門的人技術能力越強,他們就越不願意接受來自實驗室的技術所必須做的事情。因此,由於這些事情的匯合,鮑勃決定辭職,我也決定辭職。
大眾科學: 那時你們兩人關係很密切嗎?
戈登·摩爾: 自肖克利時代早期以來,我們就一直在一起工作。他星期五去肖克利那裡上班,我是在接下來的星期一到的。在仙童公司,一開始我們是平級,然後他成為部門總經理,所以他做了很長時間我的老闆。
大眾科學: 傳說鮑勃在他家的打字機上打了一份簡單的英特爾一頁商業計劃書。這實際上是真的嗎?
戈登·摩爾: 樓下有一份副本。它絕對什麼都沒說。它完全而且極其模糊。我們的計劃比它暗示的要更具體一些!
我們對英特爾的想法是嘗試製造複雜的積體電路。問題在於,當您定義複雜的積體電路時,它們往往是獨一無二的——您知道,在一個計算機系統中只使用一次或類似的東西。我們認為半導體儲存器是一個機會,可以製造出複雜的東西,並將其出售給各種數字應用。
所以那是我們首先追求的東西。那真的是我們商業計劃的基礎。然後我們正在尋找其他具有相同特徵的產品,即可以大批次生產的複雜晶片。
電子計算器的想法當時才剛剛興起。我們開始尋找一家可以合作的計算器公司。但我們有點晚了——您聽說過的所有計算器公司都已經與一家半導體公司捆綁在一起了。
所以我們找到了 Busicom,這是一家日本初創公司——本身就是一家特殊的公司,資金不太充足。但他們想在科學計算器領域建立業務,並且他們正在尋找一家半導體合作伙伴。他們實際上帶著為其計算器系列完成的所有邏輯設計而來,大約有 13 種具有相當複雜性的晶片。
大眾科學: 他們完成了所有的設計工作?
戈登·摩爾: 他們完成了所有這些晶片的設計工作。我們有一個小型工程團隊,大多數人都忙於儲存器電路,所以我們沒有太多工程人員可以投入到這樣的事情上。要完成 13 種不同的複雜定製電路,遠遠超出了我們能夠應付的範圍。
然後,我們負責研究這件事的人員之一,泰德·霍夫,研究了他們試圖做的事情,並告訴我們,使用通用計算機架構,他認為他可以完成他們所有的計算器。除此之外,我記得他還建議將電梯控制和交通燈控制作為兩個具體的應用——這也將是一個通用控制器。
他的真正洞察力在於看到這可以用與我們當時正在製造的 MOS [金氧半導體] 儲存器電路大致相同的複雜度來完成。因此,單晶片計算機的想法在行業內被討論,但在遙遠的未來,只是一種“總有一天”的想法。但泰德看到我們已經到了可以實際做到這一點的地步。
大眾科學: 他的洞察力是看到您實際上不需要像行業人士認為的那麼多元件,還是事實上您現在已經擁有足夠的元件了?
戈登·摩爾: 可能兩者都有一點。他一直在使用舊的 DEC PDP-8,這是一款相對硬體效率高的計算機,他對它非常瞭解。所以他知道一些用於提高硬體效率的技術。他只是認識到,使用與儲存晶片大致相同的複雜度,您就可以製造一個簡單的處理單元。這把專案規模縮小到可以接受的程度,因為您只需要設計一個特殊晶片,而不是十幾個左右,以及幾個儲存器,它們只是我們正在做的東西的變體。所以這將其縮小到我們可以實際嘗試的程度。
然後我們的問題變成了向 Busicom 推銷這個想法——讓他們放棄他們所做的所有設計工作,並從矽谷這裡一家小型初創公司重新開始。我記得我們非常忐忑地面對那次會議。Busicom 的首席技術人員帶著他的一位工程師來拜訪我們。我們進去並就此進行了推介,預計會遇到很多阻力,但他卻說:“好的,我們就按你們的方式做。”
大眾科學: 他毫不懷疑你們能夠成功完成這件事嗎?
戈登·摩爾: 一點也沒有,更重要的是,他沒有提出任何替代方案。他立即同意了,這真的讓我感到震驚。我以為我們會面臨一場非常艱難的推銷工作。
大眾科學: 您是否已經在心裡想過:“哇,這是提升我們業務的好方法——真正為我們資助一個研發專案,因為我們可以生產出這些東西的不同版本並將其出售給其他人?”
戈登·摩爾: 嗯,最初我們將其視為進入計算器業務的一種方式。我們知道它具有超越計算器的潛力,因為泰德首先指出了這一點。但這只是我們可以大批次生產的另一種晶片。
事實上,在開發完成的方式中,Busicom 支付了部分開發成本,因此擁有該設計的權利。所以在最初,我們無法將它出售給這些其他應用。
然後 Busicom 在計算器業務中遇到了很大的成本壓力,並希望獲得更低的芯片價格。我們在 1971 年 2 月初開始發貨這些晶片。Busicom 想要更低的價格,而我們想要更高的銷量。我們談判達成了一項協議,如果我們能夠獲得出售該晶片用於其他應用的權利,我們就給他們更低的價格。
所以我們透過給他們更低的價格,獲得了非計算器應用的權利。然後最終,當 Busicom 陷入更深的財務困境時,我們基本上把他們的 65,000 美元還給了他們,並獲得了該晶片的所有用途的權利。因此,日本人最初擁有微處理器的所有權利,但以 65,000 美元的價格出售了它們。事後看來,這有點像購買曼哈頓[從美洲原住民手中購買,價格為 24 美元]。
大眾科學: 我讀到 4004 [英特爾的第一款商用微處理器] 花了九個月的時間來設計和製造。您還記得有多少工程師參與了這項工作嗎?
戈登·摩爾: 在那些日子裡,所有晶片都大約需要九個月的時間。參與的人員並不多;大概四個人左右。事實上,我們遇到的一個問題是我們沒有一個團隊準備好立即承擔設計工作。我們不得不出去再招聘一些人。我不記得確切的時間,但 Busicom 的一位工程師,名叫島先生,原本要來這裡與英特爾會面並檢查我們的進展。
我們剛剛聘請了費德里科·法金,他在那個人到達一週前領導了設計團隊。所以他到了,很明顯我們什麼都沒做!島先生最終留在這裡作為 Busicom 的員工,後來為英特爾工作。
大眾科學: 將 4004 的人力投入與例如奔騰 II 的人力投入進行對比會很有趣。
戈登·摩爾: 我的記憶是大約有四名工程師參與了 4004 的工作。現在要設計我們的一款晶片,我們需要大約 400 名工程師,通常分佈在幾個不同的地點。而今天,這需要大約四年的時間。這是一個規模更大的事情。