上网本+多核化颠覆摩尔定律：拯救或抛弃

       摩尔定律气数将尽？

　　编者按：

　　运行了半个世纪的摩尔定律，是否在几十年中曾经被误解，被神化？是否在现有的市场中已经被上网本这样的事物颠覆？在互联网的云计算时代，是否走向崩溃的边缘？

　　英特尔每年都要为它发明的摩尔定律苦恼一阵子。英特尔苦于争辩摩尔定律的寿命。它一会说，定律永远有效；一会又说，还能撑上几年。而最新的表态，则出自英特尔全球董事长贝瑞特。

　　“在今后15年里，这一定律仍会发生作用。”几日前，贝瑞特在北京的IDF上公开演讲时说。

　　贝瑞特下月即将退休，他显然不是在随意发出预言。看上去，摩尔定律已陷入“卡桑德拉式”的厄运预言中了。

　　摩尔定律濒临破灭

　　贝瑞特的表态显然十分委婉，听上去觉得，定律还有很长的寿命。15年，对个人来说，毕竟不是一瞬。

　　但IBM研究员Carl Anderson就十分不客气。上周，他直白地说，摩尔定律已到尽头，即将失效。理由是，各行各业呈爆炸式成长的时代终将告一段落，先是铁路，后是航空业，如今轮到半导体产业了。

　　更为专业的技术人士，则将失效理由归结为材料与技术的极限，而不在于工艺本身。

　　制作芯片现有材料是硅。它由50年前的美国人发明。之后美国仙童公司的诺伊斯(之后创立了英特尔)、德仪公司的基尔比发明了集成电路。1965年，摩尔开始宣扬其定律，一般的叙述如此这般：每过18个月，单位面积上的晶体管数量增长一倍，而价格不变。

　　1971年，英特尔首个微处理器仅集成2000多个晶体管，而2008年最新的45纳米产品则集成高达2.05亿个晶体管。

　　半导体产业研究专家莫大康对CBN记者表示，为了降低功耗与制造成本，深度集成仍是行业努力的方向，但这不可能永无止境。用作绝缘材料的二氧化硅，已逼近极限，如继续缩小，将导致漏电、散热等物理瓶颈，数量集成趋势终有终结的一天。

　　纽约州立大学奥尔巴尼分校教授Alain Kaloyeros说，耗电增加、发热难题日益加剧。他嘲笑说，现在芯片每个单元产生的热量，超过了旧式的蒸汽熨斗，以后 “不希望用笔记本电脑去熨裤子”。

　　事实上，2008年，英特尔推出45纳米工艺前，已备受质疑多年。不过，借助材料突破(替代二氧化硅)，它渡过了难关，打通了进军32纳米、22纳米的道路。

　　但这只是暂时的高兴。新材料在22纳米之后，也将遭受同样的问题。事实上，2005年3月，贝瑞特在美国IDF演讲中也已透露，传统工艺“设想达到的极限”将是5纳米，超越这个极限，将遭遇电流泄漏等难题。

　　这正是英特尔迄今为止给出的最高寿命极限。按目前演进趋势，大约在2020年左右，摩尔定律将成为历史。这与贝瑞特最新所说的15年完全吻合。

　　被误解的和被神化的

　　摩尔定律被英特尔一直奉为圭臬，即便是贝瑞特谈及定律生命已经有限，但其许多高管一直不愿承认。

　　非但如此，该公司还试图将定律“私有化”，不断加以怀念，沉淀。2005年春，该公司在全球悬赏 1万美元，寻找一本40年前的老杂志。

　　杂志的名称为《电子学》。那是美国上世纪60年代的刊物。1965年4月，36岁的摩尔在上面发了篇文章，名叫《往集成电路里塞进更多元器件》，对产品趋势预言了一下。

　　这就是摩尔定律诞生的源头了——尽管1960年斯坦福大学恩格尔伯特已发现类似规律，只是没发表文章。

　　摩尔的预言当时没产生多大反响。摩尔当年将这本杂志借给了朋友，再也没能找回。那时英特尔自己还都没成立，但成立37年后，它忽然想到，这似乎是公司的“宝贝“，于是悬赏寻物。

　　实际上，“摩尔定律”称得上“定律”，完全是溢美之辞。因为，它不同于数学、物理等自然学科上具有严格意义的定理，而只是一种基于产品发展的预测，顶多可称为“规律”。毕竟，单位面积到底该集成多少晶体管，没人限制你。

　　而且，摩尔的预言，从诞生到成为言必称的“定律”，其间充满着误解、神话的特征，还有点误打误撞。

　　事实上，摩尔本人从没说过这句话：单位面积晶体管数量每18个月翻一番，价格不变。

　　CBN记者查询到摩尔1965年的原文，它是一篇评论。原文如此表述：随着单位成本下降，晶体管数量增加；1975年，业界将能看到，每个硅片可集成65000个晶体管。

　　原文对此加了一句解释：最低成本下，晶体管复杂度大约每年增加一倍。但没有说明，“复杂度”是否为“数量”。

　　而摩尔本人非但没有称它为“定律”，之后还对它做了多次修正。1975年，他在IEEE组织会议上作了题为《数字集成电路的发展》的演讲，将上面的叙述改成：今后10年，新的斜率说明，大约每两年增加1倍而不是每1年增加1倍；1997年9月，在接受《科学的美国人》采访时，摩尔亲口强调，他当年说的是，每两年翻1番，而不是每年翻1番，并坚定地说，从来没有说过“每18个月翻一番”。

　　而英特尔高管口中常补充的后半句“价格不变”，摩尔当年也没说过。他根据1965年至1970年的走势倒做过预测，他说，1970年，每个芯片成本是当时的1/10。即使如此，计算下来，平均每年下降仅37%，并非“一半”。

　　中芯国际董事长王阳元对此揶揄了一下。他说，结合英特尔最初的处理器晶体管价格，如果严格按英特尔官方的完美表述来计算，“到2010年，1美元可以买1万辆汽车”。

　　台积电创始人、现任董事长张忠谋去年对CBN记者表示，半导体技术的创新正相对“变窄”，摩尔定律不是技术定律，而是“经济效益理论”。

　　拯救或抛弃

　　摩尔定律已淡去神话色彩，人们开始焦躁地等待有人来延续它的生命，而更多人试图开始创造新的生命。

　　“半导体制造已转向新材料、原理创新的革命时代。”莫大康对CBN记者说，寻求替代材料的努力，反而多集中于非半导体领域，因为半导体制造业所涉领域较广。

　　看起来已经有了一些新材料与新技术。IBM研发部高级副总裁John Kelly说，已经拥有更多替代品。美国半导体行业协会总裁George Scalise前不久表示：“现在已处于挑选候选者的阶段。”

　　一种新的替代技术名为“自旋电子”。它借助电子充电与旋转来存储信息，采用这一方法可减少耗电；另一种是采用纳米技术，在两个碳分子之间悬浮单个金属原子，通过金属原子左右运动控制电流开关。莫大康表示，目前“碳纳米管”技术，即将一种特殊碳原子组合成管状的技术，已经可以按不同配置，制造“逻辑门”了。

　　而另一技术大佬IBM则正借生物领域的研究向芯片延伸。DNA、蛋白质等具有自发性组织能力的物质或许扮演未来关键元器件革命的角色。

　　“英特尔的技术人员，很多也都是玩原子的。”英特尔中国大区杨叙对CBN记者形象地说。

　　而这还需要伴随着生产设备的升级。莫大康表示，工艺越先进，制造成本越高，其中的设备研发成本也日益高昂。真正能承担起几十亿美元甚至更高研发费用的，只有IBM、英特尔、三星、美国应材等有限的企业，而产业分工又让它们各自十分谨慎。

　　贝瑞特则寄希望于未来的奇迹。谈及困局，他说：“每当我们感到山穷水尽之时，总会有聪明的工程师来解围。”

　　但上述新技术都还停留在实验阶段。而从实验室到大规模商用，在计算机领域，至少要花10年工夫，留给摩尔定律表演的时间不多了。但愿芯片业的人们，尤其是英特尔人不要陷入信仰危机。

   “上网本+多核化”颠覆摩尔定律

　　摩尔定律的光环似乎正在逐渐褪去，靠处理器领域首先提出多核化战略的AMD和目前风靡全球的上网本似乎就是最好的例证。

　　多核就是将多个处理器连接在一起，而不是使晶体管数量翻番，这似乎背离了摩尔定律给世人指明的方向；至于上网本就更简单明了地颠覆摩尔定律了，它的红火告诉这些实验室里的技术人员，人们根本就不需要那么复杂的市场和高端的数据，它让人们对处理器的需求回到了赛扬的水平。

　　多核化的颠覆

　　作为一种产品发展的预测，摩尔定律完美顺应了PC时代。从第一款处理器4004诞生起，英特尔以及对手AMD，几乎都以超越摩尔定律的速度飞奔，全球IT产业则疯狂追随。

　　这是一个技术驱动应用的时代。英特尔廉价地捕获了众多PC厂家的青春，无论国外的IBM、苹果、戴尔、惠普，还是中国的联想，并且带动了全球软件产业以及庞大的代工企业群。摩尔定律的每次更新，都被它们视为一场商业狂欢。

　　但这个张扬速度的年代已过去。摩尔定律代表的速度激情，在互联网带来的PC应用面前，开始失去光环。业内分析人士一度认为，对一般消费者来说，过高的计算能力，等于技术冗余。

　　这给了“英特尔们”一个台阶下。2004年前，它们遭遇材料创新难题，单位面积晶体管集成过多，耗电与散热难以化解。贝瑞特当年为奔4新一代处理器延迟而下跪，正是定律受困的反映。

　　于是，“英特尔们”开始走向双核、多核，它们将两个或两个以上的处理器连接起来，封装一起。而不像以往将所有晶体管集成在一个硅片上。表面看是技术手段，实际是商业策略：这可以无限延长定律的寿命。

　　本土封装巨头通富微电董事长石明达曾对CBN解释过背后原因。他说，摩尔定律正遭遇材料、体积、散热等瓶颈，设计、生产很难实现，即使实现成本也很高，而封装技术可将多核封在一起，等于创新摩尔定律。

　　这对消费者来说，并不重要。他们要的是性能提升、满足需求。但“英特尔们”的宣传却掩饰了定律日益步入困境的事实，当然它们借此实现了出货量的提升。

　　上网本淡化处理器价值

　　摩尔定律遭遇的还有需求变革的压力。

　　互联网的普及，创新了应用一端。这一领域的“梅特卡夫定律”，即应用与价值成长成正比，与摩尔定律融合后，颠覆了PC业扩张模式。1998年至2004年，全球PC销量几乎几何级增长。

　　但互联网时代的摩尔定律，显得落落寡合。因为，互联网创造的关联市场远比PC更有诱惑。移动互联网、数字电视等新兴应用，将人们的注意力由PC性能转向个性化消费与体验，处理器的价值被大大淡化了。

　　上周，宏碁董事长王振堂在北京发布其上网本新品时透露，英特尔处理器对该产品的能耗贡献，仅为20%。

　　而无线通信的普及，以及它与互联网的融合，更让英特尔感受到压力。

　　创始人葛鲁夫早已觉察到变革对摩尔定律的市场冲击。在其《只有偏执狂才能生存》一书中，他说，如果基于网络的软件，兼容任何处理器，公司将面临“四面八方的竞争”；而他更是提及“云计算”模式，声称对公司业务“大为不利”。

　　英特尔显然早有准备，“迅驰”是它淡化摩尔定律压力、贴近网络应用的变革。而为了适应通信时代，此前它一直借助ARM架构，兜售自家的手机处理器。

　　但网络与通信产业链，比相对自由的PC产业链要复杂得多。面对壁垒森严的市场格局，英特尔初期没有建立起核心竞争力。比如手机处理器亏损多年后，出售了事。

　　但它显然不甘心只做观望者。它正在不断试探网络与通信业务的深水。目前的手段则是“凌动”，这一技术低端、有些反“摩尔定律”演进趋势的产品，初期表面停留在小尺寸笔记本市场，但却是英特尔重返通信领域的“跳板”。

　　事实上，对手AMD反衬出英特尔淡化摩尔定律压力的动作。2005年后，AMD在多核化技术上超越了英特尔。收购ATI之后，同样尝试在移动互联网、通信领域有所作为。