摩尔定律日薄西山 计算性能如何增长

1965年4月19日，电子杂志发表了一篇题为“用更多的元件填充集成电路”的文章，作者是英特尔的创始人之一戈登·摩尔。文章预测，集成在半导体芯片上的晶体管和电阻的数量将每18-24个月翻一番。表演还将双摩尔定律诞生，这在世界上引起了轰动。

俗话说，一千天没有人是好的，一百天没有花是红的。自20世纪60年代以来，被信息技术行业誉为“圣经”的摩尔定律正在无可辩驳地衰落。当摩尔定律不再发挥其魔力时，控制着每一台电脑和手机的半导体行业将会发生什么？

芯片极限下降的摩尔定律

针对这一问题，美国加州大学计算机系系主任、电子工程系教授丛京生教授最近在中国科技馆举办的第30届“理解未来”讲座上，从专业角度向公众介绍了摩尔定律的起源、发展和发展。他还解释了半导体行业应该如何面对这一不可避免的现象。以及如何积极应对随之而来的机遇和挑战。

从早期的图灵机开始，丛京生教授回顾了电子计算的辉煌发展历史，并着重介绍了摩尔定律及其在计算机中的应用。他指出，摩尔定律预测微处理器晶体管的数量将每两年翻一番。这种指数级的增长促使计算机转变成更先进、便携和紧凑的计算机，然后在高速互联网、智能手机和智能互连中产生更多的应用。

在以创新著称的计算机行业，随着芯片制造商的电路精度越来越高，以摩尔定律为中心的半导体行业研究计划必然会发生变化。目前，全球半导体行业不再基于每两年性能翻倍的理念制定硅片研发计划，因为跟上性能提升步伐所需的超复杂制造设备和工艺的成本太高，企业负担不起。此外，当前的制造技术不能再像以前那样显著地减少硅晶体管。

未来我们将面临更多的机会。

讲座对话部分，丛教授与未来论坛青年主任、华创资本合伙人熊伟明、中国科学院计算技术研究所研究员、清华大学微电子与纳米电子学系主任、微电子研究所所长、联想集团副总裁共同探讨了摩尔定律失效后计算科学的发展方向。

丛教授认为，当摩尔定律即将结束时，晶体管的数量和芯片处理能力将不再局限于摩尔定律的设定，即逐步增加倍数，而是将转向可定制的架构。此外，3D技术、神经形态测量和量子计算的加入也将为计算机行业注入新的血液。从这个意义上说，摩尔定律已经失效，但计算机行业很可能迎来一个新时代。

许智伟教授强调，技术的发展并不局限于人们的想象过程，其应用范围应该跳出原来的思维维度。他说，应该放松对摩尔定律的理解，因为事实上，半导体行业以外的人也在广泛使用摩尔定律，那些做大数据的人会说，数据量每18个月就会翻一番。

魏少军指出，在数据呈指数增长的时代，对计算的需求只会越来越高，应用也会越来越广泛。未来的计算无处不在，这是一个主要前提。此外，应用的多样化也是一个重要趋势。毫无疑问，从人工智能的角度来看，在智能互联时代，互联网企业将勇往直前。

联想集团副总裁黄英认为，应用和计算能力是相辅相成的。他说，例如，5G问世后，它将大大提高通信速度，也将使许多互联设备之间的良好互动成为可能。

熊伟明说，技术已经进化了几千年。从宏观的角度来看，人类一直在一步一步地前进，但每个阶段都会遇到不同的特定环境，每一代人的机遇也不尽相同。

丛京生教授总结道，即使摩尔定律已经终结，人类肯定会找到其他更好的替代方法，科学进步和发展的车轮将继续前进。

虽然业内专家的意见有不同的侧重点，但绝大多数人认为，在新的深度学习时代，一切与人工智能的互动和蓬勃发展，计算机行业将面临越来越大的机遇，人类可能会在任何时候找到下一个更疯狂和令人兴奋的新“摩尔定律”。

(北京，8月15日，《科技日报》)