| | | [文章导读] | | | 目前，摩尔定律已经到了不惑之年，甚至比英特尔的年龄还要大6岁。 | |
| | [文章信息] | | | 作者: | 八戒 | | 时间: | 2005-05-22 | | 出处: | 天极网 | | 责编: | 寒冬 | |
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左图为较大尺寸的核心，右图为由于集成度提高后保持内部单元不变而减小的核心。中间的是功耗条形图。我们可以看到，由于集成度提高，线路尺寸和芯片尺寸减小，损耗在线路上的能量减少，虽然集成度提高后由于单位面积里元件数目增加导致单位面积内的功耗增加，但是由于总面积的减小，最终的总功率仍然是减小的。不过，我们也不要忘记核心频率和CPU功耗也是息息相关的，更高的核心频率，CPU功耗也越大。
从图中我们可以看出，虽然在集成度提高后内核尺寸有所减小，但频率的提升也让处理器的功耗水高船涨。
可以说，减小晶体管的尺寸可以为我们带来两个选择：一个可以增加处理器的功能性，二是减小处理器的内核尺寸。当处理器的功能性/复杂性保持一样的情况下，我们应该选择减小内核尺寸，这样我们可以增加处理器的工作频率或减小功耗。当然，提高集成度并不是提高CPU芯片内部晶体管数目的唯一途径，我们也可以通过增加芯片尺寸、增加晶元尺寸、减小坏点密度来实现同样的目的—虽然这样会使核心尺寸增大、CPU功耗上升。
摩尔定律本身，也并非仅仅局限于集成度。以上各种因素的作用下，在忽略了摩尔定律本质的思想影响下，CPU核心尺寸不断增大，同时集成度的增加又导致芯片功耗密度的增加，两者叠加在一起，最终导致CPU功耗的不断上升，CPU发热量不断增大，到这里我们不禁要问，摩尔定律还能走多远？
三、摩尔定律的未来：困难与希望共存
在摩尔定律提出3年后，英特尔公司诞生了。从它1971年推出第一片微处理器Intel 4004至今，微处理器使用的晶体管数量的增长情况基本上符合摩尔定律。
2002年11月美国《财富》杂志采访摩尔先生时，年已古稀的摩尔先生说：“开始时公司并没有把摩尔定律作为一个驱动力来看待，说老实话，我是直到10—15年前才能够启齿用摩尔定律来称呼它的。开始我们只是试图用我们认为合适的方法来推动存储器芯片电路技术的发展……起初我们仅仅是想尽快推进技术的发展，但后来发现，发展几乎总是沿着同一条曲线前进。要说我们真正地刻意按照定律推动技术朝此方向发展那是从最近几代技术才开始的。”
这表明芯片工业一开始就比较准确地遵循着这条定律的轨迹发展着。尽管当今这一技术进步的周期更接近18个月，但“摩尔定律”依然有效。基本上，摩尔定律已等同于技术的创新，以及不断地创造出新的功能与使用模式。
但也有怀疑人士指出，40年过去了，摩尔定律的未来遇到了种种挑战。
1、电泄漏及功耗
业界的怀疑者相信若将晶体管尺寸持续缩小，将会远比之前来的困难，尽管随着晶体管体积缩小，它会消耗更少的电力(缩减了电压)，但其电泄漏(leakage current，即使在晶体管“关闭”的情况下，也都会持续有电流通过)的情形也会随之增加。芯片上的晶体管越多，所浪费的电力也越多。另外，随着晶体管密度与速度的增加，整个芯片会消耗更多电力，并产生更多的热能。
也就是说，冷却技术的效率也必须提升，以便带走因设备密度以及电泄漏增加而产生的热能。困难的地方在于，即使是现在，研究人员在处理电力与热能的同时，还必须对抗晶体管缩小所带来原子架构的物理极限。这个问题(还有其它的因素)为整个硅晶产业带来了持续且巨大的挑战。
从上图看来，Intel自己也并没有遵循摩尔定律：否则P4将包含6710亿个晶体管，而拥有2000万个晶体管的应该是Intel386而不是P3。Intel很快就重写了这个定律以使它和实际相符：晶体管的数目每一年半翻一番，而不是先前的一年。摩尔的不精确的措辞当然允许这样的改动。Intel的CTO—Patrick Gelsinger曾经声称：如果芯片中的晶体管数量以现在的速率一直增长下去，到2005年一个高端的处理器每平方厘米散发的热量将和一个核反应堆外壳持平，到2010年可以和火箭助推器相提并论，到2015年就要和太阳表面一样热了。这是一个工程师必须面对的一个大难题。
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