摩尔定律失效 回首急速发展的五十年

　　高中时期我们接触过各种各样的定律，牛顿三大定律、能量守恒定律等等，那么摩尔定律是一个什么样的定律呢，说起来各位同学可能就已经开始头疼了，又是一个需要背的东西。然而好消息是摩尔定律并不是一个物理或自然法则，而是由Intel的创始人之一戈登・E・摩尔于50年前进行的预测，反应的是半导体行业的发展规律。其内容是：集成电路上可容纳的电晶体（晶体管）数目，约每隔24个月便会增加一倍。

　　大约十年之前，Intel公司宣布了基于摩尔定律的“Tick-Tock”理论，所谓Tick-Tock本意其实是指钟摆运行发出的“滴答”声，用在这里则是在说Intel会在每两年完成一次处理器架构的大变动：“Tick”年完成制程的进步，在保证性能几乎相同的情况下缩小芯片面积，降低能耗及发热，“Tock”年则是更新微处理器架构提升性能。Tick和Tock相互交错进行，每两年完成一次“滴答”循环。

晶体管数量增长图（图片来自Wikipedia）

　　这样的策略获得了非常大的成功，近些年半导体行业的发展可谓是翻天覆地。单颗芯片上的晶体管数目从1971年的4004处理器上的2300个增长到1997年的PentiumII（奔腾2）处理器上的7.5百万个，26年的时间里数量增长了3200倍，再到13年发布的Haswell平台的14亿个晶体管，16年间增长186倍，基本可以说符合了摩尔定律的发展规律。当然如果要去非常准确的用数学计算来论证，似乎实际增长与理论数值有一定的差距，但是毕竟这是一个对发展趋势的分析预测，做到这种程度已经是非常可贵了。

Skylake（图片来自BidnessEtc）

　　在经过了长时间的指数增长之后，芯片的前进终究是遇到了瓶颈，当无限量的缩小芯片面积增加晶体管密度接近物理极限的时候，其增长必定受到限制，2010年国际半导体技术发展路线图的更新表明增长将会放缓在2013年年底，而那时恰好是Haswell处理器发布之后，后来的14nm制程产品Broadwell一直到2015年年初的CES大会上才与大家见面，这一次的“Tick”相比平常已经延迟半年左右的时间。Broadwell处理器主要面向移动端，并且没有零售版本，DIY玩家真正用上14nm则是在8月份的Skylake发布之后。而原本计划于2016年推出的10nm架构Cannonlake也被另一款14nm制程的Kabylake所取代，这样一来，14nm产品足足占用了三年的时间。