科技时代少了一个“定律”

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作者/  IT时报记者  王昕

编辑/  孙妍 

英特尔公司联合创始人戈登·摩尔当地时间3月24日去世,享年94岁。

戈登·摩尔之所以伟大,是因为他发现的“Moore’s law”(摩尔定律)被半导体和科技产业奉为圭臬,他以惊人的预见性穿越了此后数十年的辉煌时光,今天所有人生活中需要应用到的算力、网络、通信、AI等现代科技,都在戈登·摩尔58年前勾勒的画布上一步步成为现实。

摩尔定律对产业预言的准确性,超出了任何一个经济学家在任何一个行业领域里的预言。从更广阔的领域来看,摩尔定律不仅仅是一条自然科学定律,它还是一条融合了自然科学、技术、经济学等多学科的开放性规律。

正因此,戈登·摩尔的离开更加让人唏嘘,科技时代少了一列“公式”,也少了一组答案,曾经波澜壮阔的产业发展历史,似乎正在减速,产业发展来到了新时代的大门口。

曾经,我们这个时代的引路人是戈登·摩尔,但未来窥见科技新时代大门的人又会是谁呢?时代的迷惘需要一根像摩尔定律那样能够点石成金的神奇线条。

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像鱼竿一样优雅的线条

戈登·摩尔出生于1929年1月3日,魔羯座,美国加利福尼亚州旧金山。后来,正是戈登·摩尔和他的伙伴们奠定了今天硅谷的地理位置。

摩尔并没出生在一个高知家庭,恰恰相反,他的父亲读书不多,母亲也仅为中学毕业,但一家人的生活非常和睦。

今天当许多人提起戈登·摩尔时,总会认为他是半导体行业先驱。但要让半导体行业真正起飞的,还得是最基础的化学。

戈登·摩尔学习成绩优异,大学就读于圣何塞州立大学和加州大学伯克利分校化学系,1954年,摩尔在加州理工学院获得物理化学博士学位。课余时间,摩尔喜欢钓鱼,这是他从中学开始延续了一辈子的爱好,有趣的是,鱼竿在河面划出的优雅弧线像极了摩尔定律在坐标轴上的走势。

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跨越百年的摩尔定律  (图源:《芯片改变世界》)

1957年9月18日,摩尔作为“叛逆人人帮”中的一员,成立了仙童半导体公司。在这里,戈登·摩尔遇上了那个“定律”。

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“tick、tock”生生不息

摩尔定律的诞生绝不仅仅是戈登·摩尔的灵光乍现,“定律”从诞生到逐步完善,经历了一段反复验证的过程。

1965年摩尔在为仙童的发展做规划时,描绘了一张草图:纵轴代表芯片上的晶体管数目,横轴为时间,结果他发现,增长规律非常明显和清晰。

该发现被发表在1965年第35期《电子》杂志上,3页纸,题为《将更多的元件塞入集成电路中》,摩尔预言,芯片上的晶体管数目,将以指数形式增长,速度是每年翻一番。

剖析开来,摩尔定律的更深层含义是:随着产能和集成度的提高,半导体成本会成倍降低。这似乎也暗含着一些中国儒家的中庸思想,半导体发展的速度,不能太快、也不能太慢,技术、成本因素都决定着产业发展的健康度。

“事实比我想象得更好。”摩尔后来说,芯片工艺的进步使当时的PC性能保持几何级增长,而且这种增长非常有规律。后来,人们常常用更容易理解的方式描述摩尔定律:微处理器芯片的电路密度(晶体管数量)和运算能力,每年翻番。

为了使这个描述更精确,1975年,根据英特尔的另一位高层主管大卫·豪斯(David House)的建议,摩尔做了一些修正,翻番的时间从一年调整为两年。对消费者和大众来说,每年都有变化,一年性能翻番,一年工艺翻番,也就是著名的钟摆理论,就像钟摆发出的声音一样“tick、tock”,生生不息。

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预言手机、电脑、

宽带上网和自动驾驶

也许读一段原文,可以帮助我们更好地理解摩尔定律的伟大价值和深远意义。

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集成电路将带来各种神奇的事物,例如家用计算机(或者至少是各种连接在一台中心计算机上的终端)、汽车自动控制系统以及个人便携式通信设备。如今电子手表就差一个显示器就可以变成现实……

在电话通信中,滤波器中的集成电路将分离多路传输设备上的频道,也可以转接电话线路并且进行数据处理。

计算机将会变得更加强大,将会以完全不同的方式组织起来……那些和今天的机器看起来很相似的(计算)设备,其制造成本将会更低,更新周期将变得更快。

瞧,1965年时,除了摩尔定律的发现,他还预言了手机、电脑、宽带上网,甚至自动驾驶的种种可能。

其中很重要的一点,摩尔想告诉所有人,当时看上去高高在上的集成电路,并不会一直那么昂贵,半导体可以变得更廉价,成本更低,从而使电子消费品变得便宜,并逐渐普遍改变世界,直至像现在这样成为日常生活中无法分割的一部分。

不过摩尔也曾在2015年接受采访时表示,他没有预料到互联网带来的巨大变革,这让他很吃惊,一开始,他仅仅将互联网当成是一种更高级的、可以数据交互的通信网络。

“不死鸟”

从一篇《将更多的元件塞入集成电路中》的署名文章,如何变成惊为天人的“摩尔定律”?其实,“摩尔定律”这个定义来源于戈登·摩尔的好友加利福尼亚理工学院工程学教授卡弗·米德,米德开玩笑地将这个理论和发现称为“摩尔定律”。

事实上,在一开始的20年里,戈登·摩尔是羞于提及“摩尔定律”的,甚至完全无法说出这个单词,摩尔觉得这太尴尬了。

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他自己也相信,摩尔定律前进的步伐会遭遇很多的挑战,技术、经济、社会都会成为绊脚石。但神奇的是,每次遇到关键节点时,工程师们总可以“化险为夷”,并让这个趋势依然如故。

英特尔第六任CEO布莱恩·克拉赞尼奇曾坦言:“摩尔定律被预测即将死亡已经不下十几次了。”

“很多人无数次地预测摩尔定律的终结。尽管他们的预测出于不同的原因。但只有一件事他们是一致的,那就是他们都错了。”前高管比尔·霍尔特,曾负责英特尔公司的技术和制造,正是他和同事的努力,使得摩尔定律继续有效,而芯片制程也在他的任期内从90nm逐步来到14nm。

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新的“定律”

摩尔定律是产业界的《进化论》,以半导体为技术,现代科技的蓬勃发展驱动全球化时代的到来,这让人类社会的经济、文化、环境都面临全新的形势,经济增速放缓、气候变化等问题严峻地拷问着人类。

计算机时代的创新绝不是一个英雄般的发明家突然取得突破的故事,戈登·摩尔始终都是一个安静、谦逊、善良的人,他与史蒂夫·乔布斯那样的光彩夺目完全不同。有人认为,正是谦逊的天性让他捕捉到了技术发展和协作的非凡演变,“摩尔定律”就是一个需要一代又一代人共同守护的信念。

戈登·摩尔说:“工程师才是当今世界真正的革命者。”

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可以肯定的是,即便耄耋之年,戈登·摩尔的大脑依然是一个运转良好的微处理器。“有一天这一进程终将停止。”摩尔清醒地认识到,“像这样的指数级增长不可能永远持续下去。”

企业管理顾问华伦·贝尼斯讲过一个笑话。他说,未来的工厂里只有一个人,一条狗。人要喂狗,狗要看住人,不让他碰机器。

技术从没停止进化,但总有一天,摩尔定律会终结,人类和未来之间需要新的“定律”。

排版/  季嘉颖

图片/  Intel  《芯片改变世界》

来源/《IT时报》公众号vittimes

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