摩爾定律日薄西山 計算性能如何增長

1965年4月19日，《電子學》雜志發表了英特爾公司創始人之一戈登·摩爾撰寫的文章《讓集成電路填滿更多的組件》，文章預言，半導體芯片上集成的晶體管和電阻數量每隔18—24個月將增加一倍﹔性能也將提升一倍——轟動世界的摩爾定律因此誕生。

俗話說，人無千日好，花無百日紅。從上世紀60年代以來，一直被IT行業推崇為“聖經”的摩爾定律，正在無可辯駁地走向沒落。當摩爾定律不再發揮其神奇功效，控制著每台電腦和手機的半導體行業又將何去何從？

芯片極限 摩爾定律日薄西山

針對這個問題，美國加州大學計算機系校長講席教授、電子工程系教授叢京生先生，日前在中國科技館舉辦的第30期“理解未來”講座上，從專業的角度向公眾介紹了摩爾定律的起源、發展及到達巔峰時刻后邁向“終結”時代的發展歷程，講述了半導體行業應以何種心態面對這一必然現象﹔又該如何積極應對隨之而來的機遇和挑戰。

叢京生教授從早期的圖靈機入手，回顧了電子計算輝煌的發展歷史，並著重介紹了摩爾定律及其在計算機上的應用。他指出，摩爾定律預示著，每兩年微處理器晶體管數量都將加倍，這種指數級的增長，促使計算機向更先進、輕便、小巧的方向轉化，然后又孕育出了高速互聯網、智能手機和智能互聯方面的更多應用。

在以創新著稱的計算機行業，隨著芯片制造商的電路精度越來越高，以摩爾定律為中心的半導體行業研究規劃將注定要改變。目前，全球半導體行業不再基於每兩年實現性能翻倍的概念來制定硅芯片研發計劃，原因就是跟上性能提升步伐所需購買的超復雜制造設備和工藝的成本太高，企業已無力承擔。此外，當前的制造技術也無法再像原來那樣大幅度縮小硅晶體管。

各抒己見 未來面臨更多機遇

在講座的對話環節，叢教授與未來論壇青年理事兼華創資本合伙人熊偉銘、中國科學院計算技術研究所研究員徐志偉、清華大學微電子與納電子學系主任兼微電子學研究所所長魏少軍以及聯想集團副總裁黃英等一起，探討了摩爾定律失效后，計算科學的發展方向。

叢教授認為，在摩爾定律走向終結的情況下，晶體管數量及芯片處理能力將不再局限於摩爾定律的設定，即呈倍數的階梯級增長，而是轉向可以定制的架構。此外，3D技術、神經形態計算和量子計算的加入，也會給計算行業注入新血液。從這個意義上講，摩爾定律失效了，但計算行業卻有可能迎來一個新時代。

徐志偉教授強調，技術的發展絕不局限於人們想象的過程，其應用范圍要跳出自身原先的思考維度。他說，對摩爾定律的理解要放寬一點，因為事實上，半導體行業之外的人也都在廣泛引用摩爾定律，如做大數據的也會說，每18個月數據量就會翻一番。

魏少軍則指出，在數據呈指數級增長的時代，對計算的要求隻會越來越高，應用也會越來越廣。未來計算無處不在，這是一個大前提。另外，應用的多樣化也是一個重要趨勢。毫無疑問，從人工智能的角度看，在智能互聯時代，互聯網企業將走在前面。

聯想集團副總裁黃英認為，應用和計算能力相輔相成。他舉例說，5G出來后，會讓通訊速度大幅提升，也會使很多互聯設備之間實現很好的交互。

熊偉銘說，技術幾千年都在演進，從宏觀的角度看，人類一直在一步步往前走，只是每一個階段都會遇到不一樣的特定環境，每一代人遇到的機會是不一樣的。

叢京生教授最后總結說，即使摩爾定律已經走向盡頭，人類也肯定能夠找到其他更佳的替代方案，科技進步和科學發展的車輪將繼續向前。

盡管業界專家們的意見各有側重，但絕大多數人都認為，在深度學習、萬物互聯和人工智能相互影響、蓬勃發展的新時代，計算行業會面臨更多、更大的機遇，人類隨時可能發現下一個更令人瘋狂和激動的新型“摩爾定律”。（記者 李釗）