Page 122 - 信息的脉络

·信息的脉络·
第三节 摩尔定律

集成电路的集成程度每 2 年（后来修正为 18 个月）翻一番。
——戈登·摩尔

随着集成电路生产工艺上进步，芯片上包含的晶体管数量越来越多。1971 年，
英特尔4004微处理器正式发布。它包含2000多个晶体管，尺寸为30毫米×40毫米。
这个单独的芯片几乎拥有与原始 ENIAC 一样的运算能力。1974 年，英特尔设计出

一种更强大的微处理器——8080。8080 催生了一系列新应用场景，也催生出个人
计算机。如今，绝大多数处理器芯片被应用到嵌入式设备中，如洗衣机、厨灶、电梯、
电视、手机、高速列车及卫星等，经济生活越来越依赖于微处理器，许多基础设
施系统对于现代城市正常运转至关重要。
1965 年，戈登·摩尔在《电子学》35 周年纪念特刊上发表了一篇题为《让集

成电路填满更多元件》的文章。在文章中，摩尔指出“自 1962 年以来，半导体芯
片上集成的晶体管和电阻数量每年增加一倍。”他大胆猜测，在未来 10 年中将继
续保持这个发展速度。摩尔推测芯片的最终影响是深远的，不仅对工业如此，对

个体消费者也是如此。他说：“集成电路会带来许多奇迹，如家用计算机、汽车
自动化控制、便携式通信设备等。”
在摩尔做出这个预测之后的 10 多年，乔布斯和沃兹尼亚克就制造出了第一台
面向大众市场销售的个人计算机。又过了 16 年，IBM PC 问世。1975 年，摩尔根

据当时的情况对摩尔定律进行了修正，把“每年增加一倍”改为“每两年增加一倍”。
现在，摩尔定律一般表述为：每 18~24 个月，芯片上的晶体管数量就会增加一倍。
这种每年快速减小的晶体管尺寸，以及随之而来的复杂度的增加持续了 50 年以上。
摩尔定律中所说的“复杂度翻倍”之所以能够实现，主要是因为每一代半导

体制造设备都会减小芯片上的最小线宽，这样就能把单个晶体管的尺寸制造得更
小一些。随着芯片尺寸不断变小，我们不仅可以设计出更复杂的芯片，而且还可
以把更多芯片放在同一个硅晶片上，这样不会增加成本。50 多年来，摩尔定律一
直都是对的，它也是计算机和信息处理设备快速增长的引擎。1970 年，英特尔制

造出了第一个 1024 位的 DRAM 芯片。一年后，英特尔又推出了第一款微处理器
英特尔 4004，电路中蚀刻有 2000 多个晶体管，采用 10 微米制程制造。仅仅 25
年之后，即 1995 年，64MB 的 DRAM 芯片问世。之后的奔腾等处理器，集成的
晶体管数量超过 400 万个，最小特征尺寸达到 350 nm。到千禧年之际，已经出现

1GB 的 DRAM，微处理业发展到奔腾 4 时代，内部集成的晶体管数量超过 4 亿
个，最小特征尺寸达到 180 nm。到 2010 年，最小特征尺寸达到 35 nm，英特尔、

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