摩尔定律的死亡和再生

熟悉技术机技术的朋友可能都听说过摩尔定律。所谓摩尔定律不过是英特尔创始人之一高登摩尔（Gordon Moore）在1965年对芯片技术发展做的一个预言。 他预言芯片上的晶体管数量密度每两年将会翻一番。另一种说法是计算机的计算能力将以几何级数快速增长。事实证明，摩尔的这个55年前做的大胆预言竟然惊人地准确描述了这几十年的芯片的发展情况。于是这一预言被人冠名为摩尔定律。下面这张图描述了从1971年到2018年芯片个数的增长。观众请注意图里纵轴已经是对数尺度了。

摩尔定律：芯片上晶体管数目从1971到2018的增长

熟悉计算机技术的朋友一定能在图里找到你的电脑或手机用的芯片。我们今天用到的各种现代科技无一例外不是得益于摩尔定律的成功。电脑，手机，大数据，人工智能，飞机，汽车，高铁，那一个都离不开芯片技术的快速发展。

摩尔定律会继续正确下去吗？历史上摩尔定律曾经因为技术难关而被多次宣布死亡，但由于人们不懈的努力，摩尔定律顽强地活到现在。随着晶体管密度越来越高，晶体管的尺度越来越小，难度也越来越大。10纳米技术时有四家公司跨过了门坎。7纳米技术时只有3家公司过了关：英特尔，三星和台积电。到了5纳米技术，技术力量强劲的老牌芯片公司英特尔竟然临阵脱逃，只剩下三星和台积电成了竞争的幸运儿。为什么呢？难度太高了。一个硅原子的大小大约是0.2纳米，7纳米芯片里的晶体管只有35个硅原子的大小；而5纳米芯片的晶体管只有25个硅原子的大小。到了这个尺寸，量子效应带来的各种不确定性已经非常明显。下面这个表给出了从14纳米以后芯片如何按摩尔定律的发展的数据。

根据摩尔定律的芯片发展的数据

现在三星和台积电都在紧锣密鼓的攻关3纳米技术。老牌芯片厂英特尔也跃跃欲试，试图重新回归3纳米技术。最后鹿死谁手，还在未定之天。3纳米以后的芯片技术将会更难。可以遗憾而又肯定地说，传统的摩尔定律在今后的几年将无法再继续下去了。摩尔定律将会完命于量子力学。

摩尔定律的完结是不是意味着人类对计算能力增长的追求也随之完结了呢？答案是否定的。人们对计算能力的新的追求还在继续。一个全新的计算技术是基于量子力学的量子计算机（quantum computer)。很多大公司都在大手笔的投资在量子计算上。 IBM和谷歌的量子计算机都显示出了比传统计算机的巨大的优势。谷歌宣称他们的量子计算机用200秒完成了世界最快的计算机用1万年才能完成的计算!

正所谓，成也萧何败也萧何。当传统的摩尔定律因为量子力学而日薄西山的时侯，全新的摩尔定律将会因为量子力学而喷薄而出。以后10年的技术发展将会是非常激动人心的。我们拭目以待。