5分鐘，看盡半導(dǎo)體和摩爾定律“你追我趕”的抗衡50年

板橋胡同37號 2019-09-03

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大數(shù)據(jù)文摘編輯部出品

“摩爾定律過去是每5年增長10倍，每10年增長100倍。而如今，摩爾定律每年只能增長幾個百分點，每10年可能只有2倍。因此，摩爾定律結(jié)束了?！?/section>

今年一月份，英偉達(dá)(Nvidia)CEO黃仁勛在CES 2019展會上，如此預(yù)測了摩爾定律的未來。

摩爾定律是所有計算機人都耳熟能詳?shù)脑~。1965年，英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾(Gordon Moore)提出了這一想法，即集成電路上可容納的元器件的數(shù)量每隔18至24個月就會增加一倍，性能也將提升一倍。

半個世紀(jì)以來，這條定律都非常準(zhǔn)確的預(yù)測了半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展趨勢，成為計算機處理器制造的準(zhǔn)則，也成為了推動科技行業(yè)發(fā)展的“自我實現(xiàn)”的預(yù)言。然而近年來，關(guān)于摩爾定律放緩或者失效的聲音越來越多。

一家名叫datagraph的機構(gòu)近期制作了一個視頻，希望探究摩爾定律vs. CPU/GPU發(fā)展的進(jìn)程。

不到五分鐘的視頻從1965年摩爾定律的提出開始，橫跨半個世紀(jì)。從中可以一窺微處理器的早期，到英特爾的主導(dǎo)地位，以及近年來英偉達(dá)和GPU的崛起。

先一起看看視頻??

在1965年4月19日出版的《電子雜志》35周年紀(jì)念上，時任Fairchild Semiconductor研發(fā)部主任的摩爾發(fā)表了一篇《Cramming more components onto integrated circuits（把更多組件放在集成電路上）》，正式提出了摩爾定律。

視頻中粉紅色的條是指根據(jù)摩爾定律，理論上一個半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量，藍(lán)色的條是指CPU，綠色的條是指GPU。

最初的最初，這個數(shù)字僅僅是72。

微處理器的早期時代

1974年，德州儀器推出首個高性能的商用微處理器TI TMS 1000，首次超越了同期摩爾定律的預(yù)測！

這是一家應(yīng)該在芯片發(fā)展史上有姓名的公司，如今的德州儀器已經(jīng)逐漸被大多數(shù)人遺忘，但是，在德州儀器紅火的時候，世界上還沒有英特爾和高通。在ios和Android系統(tǒng)還沒火起來的那個年代，德州儀器基本上把持了所有的手機處理器市場。當(dāng)年最受追捧的手機品牌諾基亞，就是德州儀器處理器的忠實用戶。

1975年，摩爾本人更新了摩爾定律，將半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展周期從12個月增加至24個月。在隨后30年中，通過縮小芯片上元件的尺寸，芯片發(fā)展一直遵循著摩爾定律。

值得一提的是，摩托羅拉曾經(jīng)也是CPU大佬，在早期的時候摩托羅拉可以說也曾是半導(dǎo)體業(yè)界巨頭，代表產(chǎn)品包括了MC6800，68K等，還和IBM，蘋果合作了PowerPC系列芯片（摩托羅拉半導(dǎo)體負(fù)責(zé)制造該芯片），目前仍在軍事領(lǐng)域影響頗大。其中，1979年的Motorola 68000系列基本是8位時代能穩(wěn)定采購到的最好用的處理器，在誕生40年后的今天，依然還在被使用。

1982年，英特爾推出80286處理器，在pc/at機時代被廣為使用，一直持續(xù)到90年代。

1987年，德州儀器瀏覽器發(fā)布Lisp芯片，這也是首款基于Lisp語言用于AI計算的芯片。

進(jìn)入90年代，摩爾定律預(yù)言的晶體管數(shù)量一度領(lǐng)先業(yè)界，93年，英特爾第五代微處理器誕生。之后，英特爾作為芯片大佬一度壟斷市場，甚至導(dǎo)致了整個90年代芯片行業(yè)的緩慢發(fā)展，直到，英偉達(dá)和GPU的出現(xiàn)。

GPU出現(xiàn)，摩爾定律進(jìn)入新階段

1997年，GPU芯片誕生，像一條跳入市場的鯰魚，將摩爾定律和半導(dǎo)體世界帶入了一個新的階段。

GPU也就是Graphic Processing Unit（圖形處理器），1999年，當(dāng)英偉達(dá)發(fā)布GeForce 256圖形處理芯片時首先提出這一概念。

GPU誕生后，整個芯片世界也進(jìn)入了飛騰時期，英偉達(dá)、AMD和英特爾幾家大佬群雄逐鹿。

AMD在這一階段勁頭很猛烈，在2003年將x86指令集擴(kuò)展到x86-64。這是一個值得被記住的重大成功，這一進(jìn)展導(dǎo)致英特爾不得不放棄Itanium并復(fù)制AMD的指令集，并重振其x86系列。直到今天，x86-64依然被稱為AMD64。

接下來，整個芯片行業(yè)的發(fā)展迅猛，晶體管數(shù)量指數(shù)級增長，將摩爾定律甩在身后。2005年，摩爾甚至自己發(fā)布了聲明，“摩爾定律已死，10到20年內(nèi)，我們會抵達(dá)一個極限”。

2012年1月16日發(fā)布的由臺積電代工的AMD Radeon HD 7000系列GPU芯片，采用28nm制程，顯示核心采用“次世代圖形核心”（Graphics Core Next）架構(gòu)。

摩爾定律已死？

時間軸終于推進(jìn)到2019年，這個時候多數(shù)生產(chǎn)者，包括摩爾自己，都預(yù)言摩爾定律會在2025年失效。

但是并不是所有人對于摩爾定律在未來是否繼續(xù)有效持悲觀態(tài)度，在日前于美國舉辦的Hotchips上，臺積電研發(fā)負(fù)責(zé)人、技術(shù)研究副總經(jīng)理黃漢森（Phillip Wong）博士做了一個題為《What will the next node offer us》的演講，他就摩爾定律未來的看法提出了自己的觀點。

他認(rèn)為：“摩爾定律依然有效且狀況良好，它沒有死掉、沒有減緩、也沒有患病。”

如今，臺積電的7nmFinFet芯片已經(jīng)商用，黃漢森也表示，5nm芯片也在緊張的研制當(dāng)中，已經(jīng)投入試生產(chǎn)，而臺積電的下一步是3nm芯片。

對摩爾定律，有人悲觀，有人樂觀，未來究竟如何呢？就像視頻中最后的那行字——“We shall see”。