把更多元件塞進積體電路
一張圖表注意到晶片的複雜度按節拍翻倍——並由此定下了數位時代的步速。
1965 年,一位化學家在幾個散點之間畫了一條線,無意間,寫下了整個電腦時代將要遵循的時刻表。
核心想法
一塊積體電路,把許多微小的元件——電晶體之類——塞在一小片矽上。戈登·摩爾注意到,一塊晶片上「划算地」能容納的元件數,大約每年翻一倍;他賭這個趨勢會持續下去。
「翻倍」聽起來不起眼,可一旦讓它跑起來就不同了。翻倍、再翻倍、又翻倍——十次翻倍之後,數量是原來的一千倍;二十次之後,是一百萬倍。正是這種複利式的累積,讓你口袋裡的電腦,擁有比摩爾那個年代整間屋子大的機器還要強的算力,而且便宜得多。
它是如何誕生的
摩爾當時在仙童半導體主管研究——這是發明矽晶片的那批年輕公司之一——一家行業雜誌請他預測這個領域未來的十年。他手上只有幾年的數據,但畫在合適的座標上,那些點排得漂漂亮亮,於是他大膽外推:到 1975 年,一塊晶片上將有約 65,000 個元件,而 1965 年最好的也不過幾十個。
他幾乎說對了。三年後,他參與創辦了英特爾,並在此後數十年裡,親手幫自己的預言成真。這個趨勢冠上了他的名字——「摩爾定律」,這個說法是他的朋友卡弗·米德起的——而 1975 年,摩爾本人作了修正,說如今翻倍大約要兩年,而非一年。
它為何重要
摩爾定律後來與其說是一個預測,不如說是一個共同的「截止日期」。全世界的晶片廠、設計者與設備供應商,都把這條曲線當成目標,組織起數十年的研究、投入數十億的資金去追趕它。正是這種協調一致、永不鬆懈的步速,把計算的成本一降再降——讓它從政府與大公司的奢侈品,變成便宜到可以塞進手機、汽車、手錶與玩具裡的東西。
一個可以想像的畫面
想像棋盤第一格放一粒米,第二格兩粒,第三格四粒,一路翻倍。到最後一格,那堆米已是天文數字——比世上所有的米都多。摩爾看出,晶片正以「大約每年一格」的步伐,走過這張棋盤。如今我們已深入到「每走一步都添上驚人數量」的那些格子裡——這正是為什麼計算的進步,讓人感覺是爆炸式的,而非平穩的。
它的位置
這篇小小的文章,是本館大多數現代技術條目底下那台安靜的引擎。它所預言的廉價而充裕的計算,正是讓網際網路(參看柏內茲-李)、以及後來 AlexNet 與 Transformer 那些「胃口很大」的神經網路,得以成為可能的前提。這條曲線還能否延續,如今已是科技世界的核心問題之一——物理與經濟都在往回拽——但它所造就的那種「指數式進步」的預期,已比它最初的數字活得更久。
The complexity for minimum component costs has increased at a rate of roughly a factor of two per year.
Certainly over the short term this rate can be expected to continue, if not to increase. Over the longer term, the rate of increase is a bit more uncertain, although there is no reason to believe it will not remain nearly constant for at least 10 years.
The future of integrated electronics is the future of electronics itself.
Integrated circuits will lead to such wonders as home computers — or at least terminals connected to a central computer — automatic controls for automobiles, and personal portable communications equipment.