從25年前作為一個緊密團隊的一員創造出第一個“晶片上的計算機”,到共同創立英特爾公司並將其發展成為半導體巨頭,戈登·E·摩爾一直是現代計算機發展中的主導人物。
1965年,摩爾注意到微晶片上的器件數量(以及由此帶來的計算機潛在能力)每年翻一番,他預測這種趨勢將持續10年。三十年後,這種幾何增長,現在被奉為“摩爾定律”,仍然是驅動計算機產業的根本經濟力量。
1997年9月,摩爾抽出時間與《大眾科學》雜誌西海岸編輯W. Wayt Gibbs進行了交談。在他們四部分訪談的第二部分中,他們討論了摩爾定律及其影響。
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第二部分
摩爾定律
大眾科學: 我們都聽說過“摩爾定律”,即計算機能力每年翻一番。請您詳細介紹一下。我看到關於您提出這個觀察結果的不同日期,1964年和1965年。
戈登·摩爾: 是1965年。我在《電子學》雜誌35週年紀念版上發表了它。
大眾科學: 您還記得您是什麼時候注意到這個趨勢的嗎?
戈登·摩爾: 當我寫這篇文章的時候!我的文章要點實際上是積體電路技術將使電子產品變得廉價。我試圖強調這是實現低成本電子產品的途徑——當時完全不清楚這是不是真的。到目前為止,大多數積體電路都用於相當昂貴的機器,比如民兵導彈之類的。它們才剛剛開始在商業上取得進展。
我碰巧繪製了複雜度的增長曲線,發現它每年翻一番,所以我將其外推了10年。我從大約60個元件外推到晶片上大約64,000個元件——這是一個相當長的外推。我只是在推銷,10年後購買元件最便宜的方式將是購買這些非常複雜的晶片之一。它比我曾經想象的更好地跟蹤了這條曲線。
大眾科學: 今天人們做出各種各樣的長期外推,很多時候他們只相信一半。您真的相信它會持續10年嗎?
戈登·摩爾: 我並沒有真正感受到它的精確性。實際上,對於我想提出的論點來說,精確性甚至不重要。在那段時間結束時,我重新研究了它,以及發生了什麼,並在1975年我發表了一篇論文來更新這件事,在那裡我試圖更精確地說明是什麼促成了我們取得的進步。我預測我們將從每年翻一番改為每兩年翻一番,這與我們現在的狀況差不多。我從來沒有說過18個月,儘管文獻中經常引用這個數字!
大眾科學: 繪製在半對數座標紙上,這確實形成了一條美麗的平滑線,但這掩蓋了沿途發生的許多艱難的工程鬥爭,不是嗎?
戈登·摩爾: 是的,確實如此。在某種程度上,它已經成為一個自我實現的預言。人們知道他們必須保持在那條曲線上才能保持競爭力,所以他們努力使其發生。
在我看來,這是我對日本半導體產業做過的最好的事情。一旦他們理解了DRAM的發展——1兆位、4兆位、16兆位、64兆位——他們也能像我們任何人一樣乘以四。然後,他們第一次真正確定了行業的發展方向。
在此之前,該行業似乎朝著或多或少的隨機方向發展,這在日本自上而下的企業文化中並不奏效。但是一旦他們有了行業發展方向的路線圖,他們就成為了非常強大的競爭對手。即使現在,人們也關注半導體行業協會的這些曲線,並基本上制定出路線圖,以保持完全在我們一直遵循的曲線上。他們只是試圖讓行業投入資源來實現這一目標。因此,每個參與者都試圖超越這條曲線。
大眾科學: 對消費者而言,這幾乎就像一條自然法則;它就像某種魔法一樣發生。他們不一定看到每次為了克服障礙而必須投入的巨大工程努力。
戈登·摩爾: 是的,這裡面涉及了大量的研發工作。今年我們將在研發上花費約25億美元,去年約為19億美元。而我們僅佔行業研發總支出的約10%。因此,每年的研發支出高達200億至300億美元。這是一筆巨大的投資。
大眾科學: 每次我們從一代技術轉向下一代技術時,克服這些障礙似乎變得更難還是更容易?
戈登·摩爾: 我每次都離它越來越遠,所以對我來說變得更容易了。從技術上講,這些都是非常具有挑戰性的問題,而我們過去相對隨意地做的事情,現在需要博士團隊才能將技術推進相同的程度。但令人驚奇的是,我們已經能夠做到這一點將近40年,而沒有遇到真正阻止進步的障礙。
最終,我們可能會耗盡動力。我們受制於材料是由原子構成的這一事實,以及諸如此類的因素。我們現在正深入到一些原子物質的性質開始成為問題的領域。
大眾科學: 讓我列舉一些最常被提及的阻礙晶片密度持續增長的障礙,並請您對每個障礙發表意見。例如,更小特徵尺寸的成本,切換到準分子雷射器:這是一個大問題嗎?
戈登·摩爾: 現代製造工廠的總體成本一直在上升,但它並沒有像人們認為的那樣成為障礙。曾經,即使談論一家價值十億美元的工廠也會引起人們的擔憂,認為只有幾家公司能夠建造它們。哎,現在我們都在建造它們。
其中有幾家超過25億美元。阿爾伯克基有一家總投資27億美元。我們在鳳凰城附近還有一家尚未滿負荷運轉,但到滿負荷運轉時,成本將超過25億美元。這太荒謬了!它們還在繼續上漲,但似乎沒有會造成限制的資本短缺。
大眾科學: 但是利潤率正在下降,對吧?工廠的成本增長速度不是比您能從中獲得的回報更快嗎?
戈登·摩爾: 對我們來說不是這樣;在這方面我們的利潤率並沒有下降。儲存晶片,DRAM,確實經歷了取決於需求-產能關係的週期性時期。DRAM價格在去年下降了80%。這顯然對DRAM製造商的盈利能力產生了巨大影響;他們生產的晶片數量沒有達到之前的五倍。所以現在他們正處於這些低谷之一,但歷史可以證明——它會回來的。
在81年期間有一個可怕的低谷,在84-85年期間有一個可怕的低谷,然後在那之後又強勁反彈。在91-92年有一個大幅下降,但它又回來了,現在我們正處於自去年以來的低谷。
產品的本質是您在工廠中進行了巨大的固定投資——更重要的是,在運營工廠的人員、所有工程師和工廠人員身上。一旦您擁有了這些,並且需求下降,那麼考慮再生產一個儲存器的增量成本就非常誘人了。您面臨著關閉工廠或執行工廠並以高於增量成本但低於總成本的價格填充它的選擇。該行業一直選擇執行工廠並以較低的價格出售晶片。
而且這是一個非常有彈性的市場。您電腦中的記憶體不斷增長——一切裝置中的記憶體都在不斷增長。因此,如果您只是執行它,並等待一段時間,市場的彈性總是能拯救這個行業。因此,常見的反應不是關閉工廠,而是執行它們,以您能獲得的價格出售它們,然後等待。這個行業的下意識反應是:如果出現任何問題,就降價。