摩尔定律
1965年戈登·摩尔提出的物理定律
条目
摩尔定律（Moore's Law），是指同样面积的电脑芯片上集成的晶体管的数量每隔18个月到24个月会增加一倍，换言之，处理器的性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。摩尔定律并非自然科学定律，而是对信息技术进步速度的一种经验总结。[11]摩尔定律揭示了半导体技术迅速进步的核心，推动了信息技术的迅猛发展。它让信息技术普及到千家万户，深刻改变了生活方式，并在经济和社会层面产生了广泛影响。[2][3]
自电子在19世纪末被证实存在以来，电子科技及其应用快速发展。20世纪初，真空管的发明为电子在真空中的运动提供了可能，催生了无线电技术，为电子科技奠定了重要基础。在此基础上，戈登·摩尔于1965年4月提出了摩尔定律。[2][3]1975年，戈登·摩尔对原先的预测进行了修正，将“芯片上的集成度每年翻一番”调整为“每两年翻一番”。随后，在1995年，Intel的董事会主席罗伯特·诺伊斯意识到了物理极限和经济因素对摩尔定律的制约，他提出成本增加和物理限制可能共同成为阻碍性能进一步提升的关键因素。与此同时，摩尔本人也表达了类似的担忧，这一观点后来被称为“摩尔第二定律”。[3]而到了2003年，摩尔再次修正了摩尔定律，[12]将其更新为“每一年半翻一番”。[6]此外，数据库技术先驱杰姆·格雷也提出了自己的“新摩尔定律”。在2007年的一次演讲中，他阐述了数据密集型科学，这是继实验归纳、模型推演和仿真模拟之后的第四种科学范式，它不仅对数据库技术的发展产生了深远影响，还为数据密集型科学的兴起奠定了基础。[3]
自摩尔定律提出以来，在半导体[4][5]、计算机硬件[6]、移动设备[7]及生物等领域都得到了广泛应用。[8]随着三维集成电路、光子芯片、量子计算等新型技术的崛起，使得摩尔定律在维持性能提升的同时，正探索新的发展方向。[13]然而，物理学家加来道雄（Michio Kaku）作为纽约城市大学的理论物理学教授，2012年接受采访时指出，摩尔定律在叱咤芯片产业47年风云之久后正日渐走向崩溃，这将对计算机处理进程产生重大影响；同时，随着晶体管尺寸的逐渐缩小和集成度的不断提升，物理极限的逼近也使得摩尔定律所预示的增长速度受到挑战。[2]为了应对这些挑战，业界提出了多种替代理论，如登纳德缩放比例定律[14]、库梅定律[15]、贝尔定律等。这些理论从不同角度探讨了信息技术进步的趋势和规律，为芯片行业的未来发展提供了新思路和新方法。[16]