《计算机组成与体系结构（原书第4版）》 —1.5.6　摩尔定律

1.5.6　摩尔定律

那么哪里是终点？晶体管能制造到多小？封装的芯片能够做到多密集？没人可以给出确定答案。每年科学家都不断突破预言家试图设定的集成上限。事实上，当Intel公司的创始人戈登·摩尔在1965年表示“在一个集成电路中晶体管的密度将会每年翻一番”时，就有一些人提出质疑。这个预测的当前版本通常表达为“硅芯片密度每18个月翻一番”。这个断言称为摩尔定律（Moore’s Law）。摩尔认为这个假设仅仅能够维持10年。然而，芯片制造工艺的进步使得这个断言持续了几十年。

然而，若使用当前的技术，摩尔定律不能够永远保持。物理方面和资金方面的某些限制最终一定会起作用。按照目前的小型化速度，大约500年的时间就可以把整个太阳系放在一个芯片上了！显然，发展到一定程度就会出现极限。成本可能是首要的约束条件。由Intel早期的投资人阿瑟·罗克提出的罗克定律（Rock’s Law）是摩尔定律的一个推论：“建立半导体工厂的主要设备的成本每四年翻一番。”罗克定律来自一个金融家的观察，他看到新的芯片制造设备的价格从1968年的12000美元逐步增加到20世纪90年代中期的1200万美元。2005年，建设一个新的芯片工厂的成本接近30亿美元。按照这个速度，到2035年，一个存储元件的尺寸将会小于一个原子，而且将需要全世界的财富才能建造一个芯片制造厂。所以，即使我们不断使芯片变得更小、更快，最终的问题也可能是我们能否负担得起建设工厂的费用。

当然，如果维持摩尔定律，那么罗克定律所说的成本必须下降。显然，要想让这两件事发生，计算机必须转向一种完全不同的技术。在过去的5年里，一直都有关于新的计算范式的研究。围绕有机计算、超导、分子物理和量子计算提出的实验室原型已经得到证明。利用量子力学的奇特行为解决计算问题的量子计算机尤其令人激动。不仅量子系统的计算速度比任何以前使用过的方法都快，而且它们也将革命化我们定义计算问题的方式。今天认为是荒谬不可行的问题，可能对下一代学生而言却是力所能及的好问题。这些学生可能会笑话我们的“原始”系统，就像我们禁不住要笑话ENIAC一样。