美国国防部高级专家罗伯特在几年前就这么说过：

现在是时候开始计划摩尔定律的结束了，值得思考的是它将如何结束，而不仅仅是何时。

大多数的芯片从业人员肯定会思考过这个问题，尤其是科学家们，终究有一天硅工艺技术上的一些问题将难以克服，摩尔定律也就宣告结束。在过去的几十年里，类似的挑战层出不穷，但是我们都经受了挑战，摩尔定律也一直在发挥着作用。

但问题不仅仅是技术上的，更多的可能要从经济学来考虑。摩尔定律的局限性并不受当前技术的驱动，毕竟如果我们知道如何变小，我们可能会做到这一点。摩尔定律的界限实际上是一个成本问题。每一个制程新节点都会极大增加开发成本，我们可能会因为成本问题而没有动力去推动下一个节点。比如十多年前，大概有20多家半导体公司可以承担制程节点研发的成本，但是目前只有三四家了。

预测晶体管将在2021年停止缩小

目前在市场上有7nm技术，当进一步提升到5nm或更小时，就存在量子隧穿的可能性，这时候我们基本上失去了对电子的控制，晶体管也就会失去开关的意义。

我认为这个问题在目前状态下是无法得到“真正”答案的。从最严格的意义上讲，摩尔定律是指芯片上晶体管的数量。从最不严格的意义上讲，它是指使用一美元可购买的通用计算能力。同样，当变化率无法达到每18/24个月加倍时，摩尔定律将“终止”，当然这并不意味着进展将完全停止，它只会以比这更慢的速度前进。

当集成电路停止以每18个月使晶体管数量增倍时会发生什么呢？大可不必担心，因为已经在建立大规模并行系统，以达到与在单个计算实体中使用许多倍数量的晶体管。如果完全无法提高每立方厘米的计算能力，将会发生什么？这确实取决于达到目标时所处的位置。很有可能会转向更聪明的实现，以提高从该计算能力中获得的收益。将投入更多的精力来创建专用电路。

总的来说，即使有“奇点”的可能性，我认为距计算密度的底端还有时间。

解读摩尔定律

摩尔定律以英特尔创始人戈登·摩尔的名字命名，它观察到计算能力大约每两年翻一番。这导致了计算能力的指数增长。随着时间的推移，指数级增长“雪球”，最终它建立了势头并最终导致垂直增长。

1965年4月19日，彼时的老牌专业杂志《电子学》发布了一篇名为“让集成电路填满更多的元件”的评论文章。在这篇文章中，撰稿人戈登·摩尔根据自己观察的前几年行业规律提出了一个知名的预言：“在最小成本的前提下，集成电路所含有的元件数量大约每年便能增加一倍（原文：The complexity for minimum component costs has increased at a rate of roughly a factor of two per year ，引自Intel官网相关文章）”。

当然，稍微关注消费电子领域的朋友们听到这句话，应该都能反应过来了——没错，这就是大名鼎鼎的“摩尔定律”。而且准确来说，这才是摩尔定律最初、也最原本的意思。至于大家可能更熟悉的“每18个月，电子计算机的性能提升一倍，或者价格下降一半”，那其实是后人从“摩尔定律”中穿凿附会而来，“18个月”并非摩尔的本意，“性能或价格”更不是他关注的重点。

那么，为什么我们要在今天详细地重提摩尔定律呢？一方面是应读者们的要求进行这方面的科普。另一方面更因为在准备相关材料时，我们三易生活的编辑们意识到，人们对于这条几十年前的半导体行业“金科玉律”，时至今日实在是有着太多太多的误解、扭曲甚至是刻意附会，因此在经过商议之后，我们决定用这篇文章来尽可能地给大家详述“摩尔定律”的意义、影响，以及它所谓的“失效”和对我们大众消费者所造成的实际影响。

近半个世纪以来，摩尔定律一直是推动半导体器件发展的动力。但是原子水平的物理限制打破了摩尔定律，下一代电子产品需要一项新举措来推动计算领域的下一次重大革命。英特尔的联合创始人Goron Moore曾经说过，芯片上的晶体管数量每年都会增加一倍，同时成本可以减少一半。自1965年以来，这种观念一直存在，并且在过去一年中基本保持不变。

由于我们由于构成现代电子产品的原子结构大小达到物理限制，因此仍需要弄清楚我们接下来要去哪里。为了帮助弄清楚这个目标，美国国防高级研究计划局（DARPA）正在举办首届电子复兴计划。这项为期三天的活动将于7月23日至25日在旧金山举行，将为下一代电子产品的创新理念带来15亿美元的投资。

行业合作伙伴包括Alphabet，Intel，Cadence，Nvidia，IBM，Mentor Graphics和Applied Materials。在ERI峰会上，人工智能，硬件安全，硬件仿真和光子学将成为焦点。目前，行业不仅需要构建更好的硬件，而且还需要构建有助于设计工程师设计下一代产品的工具。当下一代硬件尚不存在时，硬件仿真变得更加困难。

正在进行研究的光子学可能会作为改进我们现有工艺的手段。 CPU，GPU，FPGA和ASIC都依赖于更小的晶体管来以更低的功耗挤出更多的性能。启用基于光的互连允许延迟取决于通过介质的光速而不是通过半导体的电流。嵌入微电子系统的光子学理论已存在数十年，但尚未完全解决可行性问题。与传统硅不同，光子器件目前不能很好地扩展以便于大规模生产。

无疑，摩尔定律是有终结之日的，而且现在已经濒临终结。

戈登·摩尔是英特尔创始人之一。他于1965年4月19日在《电子学》杂质上发表了一篇文章，文章中便提出了摩尔定律用以揭示信息技术发展的速度。当时他是仙童半导体公司的一位工程师。

图1. 美国科学家戈登·摩尔

摩尔定律说的是，当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便翻一番，性能也将翻一番。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一番。

几年前就结束了啊！首先，频率到4Ghz这个坎已经快十年没办法有效突破了，即便是制程从28nm一路到了10nm依然无法突破频率的天花板；而另外一条路多核方面，虽然功耗和发热通过制程提升能稍微缓解，但每次提升30~40％的间隔就超过摩尔说得18个月了，而多核就算是成功增加了，运算速度并不是核心数量的倍数，而且核心越多，这个损失越大。

看来晶体管这条路已经接近尽头了，需要从架构上改变了，当然也脱离摩尔的定律了。