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走過半世紀的摩爾定律...

上網時間: 2015年04月20日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:摩爾定律  積體電路  電晶體  Fairchild  Intel 

很少有人知道,出版集團McGraw-Hill在1930年因為發行了同名雜誌而發明「電子(Electronics)」這個名詞;筆者在《Electronics》五十周年時加入該雜誌的團隊,並參與了一本記載電子學歷史的書籍編撰,內容包括Gordon Moore創辦快捷半導體(Fairchild Semiconductor)以及(與Andy Grove、Robert Noyce)共同創辦英特爾(Intel)等公司的驚人成就。

在《Electronics》創刊三十五周年時,Moore投稿了一篇題為「在積體電路上擠進更多零組件(Cramming more components onto integrated circuits)」的文章,他在文中猜測晶片上電晶體的數量會「每十二個月就加倍」;到了1975年,他將這個規則修正為「每兩年就加倍」。雖然Moore的預測並不能算是「定律(law)」,但發明超大型積體電路(VLSI)的美國加州理工學院(Caltech)教授Carver Mead大力推廣了「摩爾定律(Moore's law)」概念,以其做為VLSI將推動電子產業未來成長的標竿。

從那時候開始,摩爾定律成為一個自我實現的預言,全世界的工程師狂熱地投入工作以維持電子指數成長;像是國際半導體技術藍圖(International Technology Roadmap for Semiconductors,ITRS)這樣的組織則在幕後運作,定義出讓摩爾定律循著軌道前進需要被克服的障礙。而摩爾定律的實現者則是幾乎同時間由德州儀器(TI) Jack Kilby與Fairchild的Robert Noyce發明之積體電路(IC),相關技術在Fairchild 的Frank Wanlass於1963年發明之互補金氧半導體(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)邁向成熟。

英特爾是1968年在美國矽谷成立的13家新創公司之一,共同創辦人是Gordon Moore (右)、Robert Noyce (中)與Andy Grove (左)
英特爾是1968年在美國矽谷成立的13家新創公司之一,共同創辦人是Gordon Moore (右)、Robert Noyce (中)與Andy Grove (左)

摩爾定律自此不只成為電子產業的標竿,也讓幾乎各種其他新產業陷入了對於呈指數性成長的追求。在電子領域,摩爾定律應用於零組件的尺寸、成本、密度以及速度等各方面,包括整體性能、記憶體容量、感測器靈敏度、時脈速度甚至是影像感測器晶片的畫素值。

 Gordon Moore在摩爾定律50周年的此刻親自現身說法
Gordon Moore在摩爾定律50周年的此刻親自現身說法 (點選此連結 另開YouTube視訊)

不過摩爾定律也開始在許多領域失效,其中最明顯的是時脈速度在大約2004年左右就停滯在3GHz最大值;其他呈指數性成長的領域也開始趨緩。事實上,在上個月的IEEE期刊《Spectrum》,Moore自己也表示:「我預見摩爾定律將會在接下來十年左右的時間終結。」

然而其他人卻比Moore自己都樂觀,包括英特爾表示其FinFET電晶體將開始扭轉趨勢,能解決目前電晶體尺寸微縮時的洩漏電流問題,並因此能避免製程進一步微縮以及阻礙時脈速度提升的熱失控(thermal runway)問題。而事實上,天體物理學家Lawrence Krauss與Glenn Starkman在Universal Limits of Computation的論文中預測摩爾定律的期限是600年;點選此連結看更多摩爾定律這一路走來的半導體技術發展歷程。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Moore's Law: Dead or Alive,by R. Colin Johnson)





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