摩尔定理 _生活百科

摩尔定理【摩尔定理】摩尔在1965年文章中指出，晶片中的电晶体和电阻器的数量每年会翻番，原因是工程师可以不断缩小电晶体的体积。这就意味着，半导体的性能与容量将以指数级增长，并且这种增长趋势将继续延续下去。1975年，摩尔又修正了摩尔定律，他认为，每隔24个月，电晶体的数量将翻番。这篇文章发表的时候，晶片上的元件大约只有60种，而现在，英特尔最新的Itanium晶片上有17亿个硅电晶体。
基本介绍中文名：摩尔定理
人物：摩尔
指出时间：1965年
原因：工程师可以不断缩小电晶体的体积
人物介绍摩尔定律40周年摩尔先生于 40 年前提出了摩尔定律。最早刊登摩尔定律的杂誌是 1965 年 4 月 19 日出版的《电子学》，该期杂誌发表了摩尔的一篇文章。摩尔在文中预测，半导体晶片上集成的电晶体和电阻数量将每年翻一番。1975年他又提出修正说，晶片上集成的电晶体数量将每两年翻一番。当时摩尔还是仙童公司的电子工程师，而后于1968年共同创办英特尔，任副总裁，从此将intel的革命带入整个信息产业。英特尔前任总裁Gordon Moore在1965年4月19日的《电子学》（Electronics）技术期刊上发表了摩尔定律。目前摩尔定律在晶片製造业已经经过证实。并有说法经过新的改良的晶片製造技术，摩尔定律还有望延续20年。1965年4月，当时还是仙童公司电子工程师的摩尔在《电子学》杂誌上发表文章预言，半导体晶片上集成的电晶体和电阻数量将每年翻一番。1975年他又提出修正说，晶片上集成的电晶体数量将每两年翻一番。当时，积体电路问世才6年。摩尔的实验室也只能将50只电晶体和电阻集成在一个晶片上。摩尔当时的预测听起来好像是科幻小说；此后也不断有技术专家认为晶片集成的速度“已经到顶” 。但事实证明，摩尔的预言是準确的。儘管这一技术进步的周期已经从最初预测的12个月延长到如今的近18个月，但“摩尔定律”依然有效。目前最先进的积体电路已含有17亿个电晶体。“摩尔定律”归纳了信息技术进步的速度。这40年里，计算机从神秘不可近的庞然大物变成多数人都不可或缺的工具，信息技术由实验室进入无数个普通家庭，网际网路将全世界联繫起来，多媒体视听设备丰富着每个人的生活。这一切背后的动力都是半导体晶片。如果按照旧有方式将电晶体、电阻和电容分别安装在电路板上，那幺不仅个人电脑和移动通信不会出现，基因组研究到计算机辅助设计和製造等新科技更不可能问世。“摩尔定律”还带动了晶片产业白热化的竞争。在纪念这一定律发表40周年之时，作为英特尔公司名誉主席的摩尔说：“如果你期望在半导体行业处于领先地位，你无法承担落后于摩尔定律的后果。”从昔日的仙童公司到今天的英特尔、摩托罗拉、先进微设备公司等，半导体产业围绕“摩尔定律”的竞争像大浪淘沙一样激烈。毫无疑问，“摩尔定律”对整个世界意义深远。在回顾40年来半导体晶片业的进展并展望其未来时，信息技术专家们说，在今后几年里，“摩尔定律”可能还会适用。但随着电晶体电路逐渐接近性能极限，这一定律终将走到尽头。“摩尔定律”何时失效？专家们对此众说纷纭。什幺叫摩尔定理儘管这一定律后来成为里程碑似的东西，但这篇文章当时并没有放在首要位置，文章所在的页码是114页。摩尔最近说："当时，你不会想把这种东西放入你的档案中的，我当时没有想到它会如此的精确。"加州理工学院的教授Carver Mead也参与了摩尔定律的提出。摩尔表示，20年来，他对人们称他为摩尔定律创始人的做法受之有愧。英特尔的前官员David House曾经推断说，电晶体的数量每18个月翻番。实际上，晶片的性能每隔18个月翻番一次。摩尔强调说，他从来没有说过18个月。摩尔定律不适合于硬碟驱动器的容量或者其它设备之上。摩尔开玩笑的说："摩尔定律已经被套用于任何呈现指数级增长的东西上面，我很高兴因此而获得好评。"翻番有何用途？电晶体数量翻倍带来的好处可以总结为：更快，更小，更便宜。根据摩尔定律，晶片设计师的主要任务便是缩小电晶体的大小，然后让晶片能够容纳越多的电晶体。电晶体的增加可以让设计师为晶片添加更多的功能，比如3D显示卡，从而节约成本。电晶体的增加也能够让设计师将精力放在依靠晶片的总体性能上。由于新旧晶片的体积一一样，因此新款晶片的成本与旧款晶片一样。另外，小的电晶体意味着电子不需要传得过远，从而提升了晶片的性能。为什幺是硅这是一个材料科学上奇蹟。硅是是一种很好的半导体(它能够导电，但同时也可以控制的方式进行的)，儘管收缩，硅的晶体结构仍然能保持完整。摩尔定律现在失效了吗？没有，儘管很多分析师与企业的官员已经放言摩尔定律将过时，但它可能仍然发挥作用。一些人，比如惠普实验室的 Stan Williams与Phil Kuekes认为，到2010年，电晶体的收缩将成为一个问题。因此，厂商需要找到新的替代材料，比如惠普的"交叉开关"(crossbar switches) 。另外一些人，比如英特尔的科技战略部主任 Paolo Gargini则宣称，到2015年，製造商们才开始转向混合晶片(hybrid chips)，比如结合了传统电晶体元素与新出现材料，比如纳米线的晶片。到 2020年，新型晶片才会完全投入使用。从理论的角度讲，硅电晶体还能够继续缩小，直到4纳米级别生产工艺出现为止，时间可能在2023年左右。到那个时候，由于控制电流的电晶体门(transistor gate) 以及氧化栅极(gate oxide)距离将非常贴近，因此，将发生电子漂移现象(electrons drift) 。如果发生这种情况，电晶体会失去可靠性，原因是电晶体会由此无法控制电子的进出，从而无法製造出1和0齣来。(注：纳米是衡量晶片的体积单位。一纳米是一米的十亿分之一。目前的晶片一般使用10纳米工艺製造。)如果失效会怎样？很难讲。如果替代电晶体的材料永远找不到，摩尔定律便会失效。如果替代材料出现了，那幺类似摩尔定律的规律将仍然出现。最好的替代材料是什幺？天知道？碳纳米管，硅纳米线电晶体，分子开关(molecular crossbars)，相态变化材料( phase change materials)，自旋电子(spintronics)目前都处于试验阶段。儘管硅有局限性，但製造商与设计师们仍然喜欢这种材料。硅将继续出现在某些设备当中。摩尔表示："我认为，硅技术仍然是製造複杂微结构及材料的基本方法。" 影响摩尔定律如何影响实际产品摩尔定律让生产找到了提升其产品性能的途径。18年前，"华尔街"这部电影里面的麦可道格拉斯拿的手机象一块砖，而现在，电晶体数量的增加让多功能手机得以出现，电视，7百万象素照相机，MP3 音乐播放器都能够融于小小的一只手机当中。功能更加强大，价格更加便宜的晶片让软体开发商们得以开发出既时通讯，3D游戏以及网页浏览器这样的东西。摩尔还做了哪些别的预测摩尔还是预测过家用电脑以及电子表。上个世纪70年代初，在电子学杂誌的，摩尔还预测了"奥弗辛斯基效应套用电子标準记忆体"(Ovonics Unified Memory) 。并不是摩尔说的每样东西都变为了现实。他曾经预测说，现在的晶圆(wafers)直径会达到56英寸，现在的晶圆直径已经突破了12英寸。