什么是摩尔定律？

摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻两倍以上。

这一定律揭示了信息技术进步的速度。尽管这种趋势已经持续了超过半个世纪，摩尔定律仍应该被认为是观测或推测，而不是一个物理或自然法。预计定律将持续到至少2015年或2020年。

一，摩尔定律的发展历程

摩尔定律最早是在1965年4月19日，《电子学》杂志第114页发表了摩尔（时任仙童半导体公司工程师）撰写的文章〈让集成电路填满更多的元件〉，文中预言半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍。

1975年，摩尔在IEEE国际电子元件大会上提交了一篇论文，根据当时的实际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”，而现在普遍流行的说法是“每18个月增加一倍”。但1997年9月，摩尔在接受一次采访时声明，他从来没有说过“每18个月增加一倍”，而且SEMATECH路线图跟随24个月的周期。

随着元件尺寸越来越接近物理极限，研发新一代的工艺节点时，仅缩小元件尺寸是不够的。多家研究机构和半导体公司都在试图改善晶体管结构设计，以尽可能地延续摩尔定律。高介电常数（high-k）闸极介电层（gate dielectric）的出现使得闸极对电流的控制更有效，从45nm节点开始被采用。 多闸极晶体管将闸极对电流的控制从沟道的一个表面增加到了三个表面，从22nm节点开始被采用。

二，摩尔定律的未来展望

为了让摩尔定律延续到更小的元件尺度，学术界和工业界在不同的材料、元件结构和工作原理方面的探索一直在进行中。探索的问题之一是晶体管的闸极设计。随着元件尺寸越来越小，能否有效地控制晶体管中的电流变得越来越重要。相比于三面都有闸极的多闸极晶体管，纳米线晶体管将闸极四面围住，从而进一步改善了闸极对电流的控制。

关于摩尔定律的终点究竟还有多远，看法并不一致。有预测认为摩尔定律的极限将在2025年左右到来，但也有更乐观的预测认为还能持续更久。而作为悲观者提供的实例，AMD EPYC CPU 64C 128T (ES)已不符合摩尔定律 。

三，摩尔定律的意义和影响

摩尔定律是简单评估半导体技术进展的经验法则，其重要的意义在于大抵而言，若在相同面积的晶圆下生产同样规格的IC，随着制程技术的进步，每隔一年半，IC产出量就可增加一倍，换算为成本，即每隔一年半成本可降低五成，平均每年成本可降低三成多。就摩尔定律延伸，IC技术每隔一年半推进一个世代。

由于集成度越高，晶体管的价格越便宜，这样也就引出了摩尔定律的经济学效益，在20世纪60年代初，一个晶体管要10美元左右，但随着晶体管越来越小，小到一根头发丝上可以放1000个晶体管时，每个晶体管的价格只有千分之一美分。据有关统计，按运算10万次乘法的价格算，IBM704电脑为85美分，IBM709降到17美分，而60年代中期IBM耗资50亿研制的IBM360系统电脑已变为30美分。

摩尔定律不仅反映了半导体行业的发展规律，也推动了整个信息技术领域的创新和变革。个人电脑、因特网、智能手机等技术改善和创新都离不开摩尔定律的延续。摩尔定律也影响了其他领域的发展，比如生物技术、纳米技术、量子计算等。

摩尔定律不仅是一个技术上的挑战和目标，也是一个经济上和社会上的驱动力和变革因素。虽然摩尔定律面临着种种物理和工程上的限制和困难，但它仍然在不断地延续和创新中。