摩爾定律
編輯摩爾定律觀察到密集集成電路 (IC) 中的晶體管數量大約每兩年翻一番。 摩爾定律是對一種歷史趨勢的觀察和預測。 它不是物理定律,而是與生產經驗收益相關的經驗關系。
該觀察結果以仙童半導體和英特爾的聯合創始人(以及后者的前任首席執行官)戈登摩爾的名字命名,他在 1965 年假設每個集成電路的元件數量每年翻一番,并預計這一增長率將 至少再持續十年。 1975年,展望下一個十年,他將預測修正為每兩年翻一番,復合年增長率(CAGR)為41%。 雖然摩爾沒有使用經驗證據來預測歷史趨勢將繼續下去,但他的預測自 1975 年以來一直有效,并已成為眾所周知的定律。
摩爾的預言在半導體產業中被用來指導長期規劃,為研發設定目標,從而在一定程度上起到了自我實現預言的作用。 數字電子技術的進步,例如質量調整微處理器價格的降低、內存容量(RAM 和閃存)的增加、傳感器的改進,甚至數碼相機中像素的數量和尺寸,都與摩爾定律密切相關 . 數字電子產品的這些持續變化一直是技術和社會變革、生產力和經濟增長的驅動力。
摩爾定律具體何時停止適用,業內專家尚未達成共識。 微處理器架構師報告說,自 2010 年左右以來,整個行業的半導體發展速度放緩,略低于摩爾定律預測的速度。
歷史
編輯1959 年,道格拉斯·恩格爾巴特 (Douglas Engelbart) 研究了集成電路 (IC) 尺寸的預計縮減,并在文章《微電子與相似的藝術》中發表了他的研究結果。 Engelbart 在 1960 年的國際固態電路會議上展示了他的發現,當時 Moore 也在場。
1965 年,當時在仙童半導體公司擔任研發總監的戈登摩爾受邀為電子雜志 35 周年紀念刊撰稿,預測半導體元件行業的未來 未來十年。 他的回應是一篇題為將更多組件塞進集成電路的簡短文章。 在他的社論中,他推測到 1975 年,將有可能在一個四分之一平方英寸(約 1.6 平方厘米)的半導體上包含多達 65,000 個組件。
最低組件成本的復雜性以每年大約兩倍的速度增加。 當然,在短期內,即使不增加,也可以預期這一速度將繼續下去。 從長遠來看,增長率有點不確定,盡管沒有理由相信它至少在 10 年內不會保持幾乎不變。
Moore 假設設備復雜性(更高的電路密度,更低的成本)和時間之間存在對數線性關系。 在 2015 年的一次采訪中,摩爾提到了 1965 年的那篇文章:......我只是做了一個大膽的推斷,說在接下來的 10 年里,它每年都會繼續翻一番。 一位法律歷史學家引用了斯蒂格勒的同名法則,介紹了一個事實,即該領域的許多工作人員都知道組件的定期加倍。
1974 年,IBM 的羅伯特 H. 丹納德 (Robert H. Dennard) 認識到快速 MOSFET 縮放技術,并制定了后來眾所周知的 Dennard 縮放技術,它描述了隨著 MOS 晶體管變小,它們的功率密度保持不變,因此功率使用與面積保持成比例。 來自半導體行業的證據表明,功率密度與面密度之間的這種反比關系在 2000 年代中期被打破。
在 1975 年的 IEEE 國際電子器件會議上,摩爾修改了他的預測率,預測半導體的復雜性將繼續每年翻一番,直到 1980 年左右,之后它將下降到大約每兩年翻一番的速度。 他概述了造成這種指數行為的幾個因素:
1975 年之后不久,加州理工學院教授 Carver Mead 推廣了摩爾定律一詞。 摩爾定律最終被廣泛接受為半導體行業的目標,并被競爭激烈的半導體制造商引用,因為他們努力提高處理能力。 摩爾認為他的同名定律令人驚訝和樂觀:摩爾定律違反了墨菲定律。
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