被稱為計算機第一定律的摩爾定律是指IC上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。摩爾定律是由英特爾(lntel)名譽董事長戈登·摩爾( Gordon moore)經(jīng)過長期觀察總結(jié)的經(jīng)驗。1965年，戈登·摩爾準備一個關(guān)于計算機存儲器發(fā)展趨勢的報告。他整理了一份觀察資料。在他開始繪制數(shù)據(jù)時，發(fā)現(xiàn)了一個驚人的趨勢。每個新的芯片大體上包含其前任兩倍的容量，每個芯片產(chǎn)生的時間都是在前一個芯片產(chǎn)生后的18~24個月內(nèi)，如果這個趨勢繼續(xù)，計算能力相對于時間周期將呈指數(shù)式的上升。 Moore的觀察資料，就是現(xiàn)在所謂的Moore定律，所闡述的趨勢一直延續(xù)至今，且仍不同尋常地準確。
人們還發(fā)現(xiàn)這不僅適用于對存儲器芯片的描述，也精確地說明了處理機能力和磁盤驅(qū)動器存儲容量的發(fā)展。該定律成為許多工業(yè)對于性能預(yù)測的基礎(chǔ) 。歸納起來，“摩爾定律”主要有以下3種“版本”：1、集成電路芯片上所集成的電路的數(shù)目，每隔18個月就翻一番;2、微處理器的性能每隔18個月提高一倍，而價格下降一半;3、用一美元所能買到的計算機性能，每隔18個月翻兩番。以上幾種說法中，以第一種說法最為普遍，第二、三兩種說法涉及價格因素，其實質(zhì)是一樣的。三種說法雖然各有千秋，但在一點上是共同的，即“翻番”的周期都是18個月，至于“翻一番”(或兩番)的是“集成電路芯片上所集成的電路的數(shù)目”是整個“計算機的性能”，還是“一美元所能買到的性能”就見仁見智了。
戈登·摩爾(Gordon Moore，1929-)：英特爾公司(Intel)的創(chuàng)始人之一。1929年1月3日，戈登·摩爾出生在加州舊金山的佩斯卡迪諾。父親沒有上過多少學，17歲就開始養(yǎng)家，做一個小官員，母親只有中學畢業(yè)。高中畢業(yè)后他進入了著名的加州伯克利分校的化學專業(yè)，實現(xiàn)了自己的少年夢想。1950年，摩爾獲得了學士學位，接著他繼續(xù)深造，于1954年獲得物理化學博士學位。
“摩爾定律”歸納了信息技術(shù)進步的速度。在摩爾定律應(yīng)用的50多年里，計算機從神秘不可近的龐然大物變成多數(shù)人都不可或缺的工具，信息技術(shù)由實驗室進入無數(shù)個普通家庭，因特網(wǎng)將全世界聯(lián)系起來，多媒體視聽設(shè)備豐富著每個人的生活。由于高純硅的獨特性，集成度越高，晶體管的價格越便宜，這樣也就引出了摩爾定律的經(jīng)濟學效益。在20世紀60年代初，一個晶體管要10美元左右，但隨著晶體管越來越小，直到小到一根頭發(fā)絲上可以放1000個晶體管時，每個晶體管的價格只有千分之一美分。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，按運算10萬次乘法的價格算，IBM704電腦為1美元，IBM709降到20美分，而60年代中期IBM耗資50億研制的IBM360系統(tǒng)電腦已變?yōu)?.5美分。
“摩爾定律”對整個世界意義深遠。在回顧40多年來半導體芯片業(yè)的進展并展望其未來時，信息技術(shù)專家們認為，在以后“摩爾定律”可能還會適用。但隨著晶體管電路逐漸接近性能極限，這一定律終將走到盡頭。40多年中，半導體芯片的集成化趨勢一如摩爾的預(yù)測，推動了整個信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進而給千家萬戶的生活帶來變化。
2012年10月28日，美國IBM研究所科學家宣稱，最新研制的碳納米管芯片符合了“摩爾定律”周期，依據(jù)摩爾定律，計算機芯片每18個月集成度翻番，價格減半。傳統(tǒng)的晶體管是由硅制成，然而2011年來硅晶體管已接近了原子等級，達到了物理極限，由于這種物質(zhì)的自然屬性，硅晶體管的運行速度和性能難有突破性發(fā)展 。IBM公司的研究人員在一個硅芯片上放置了1萬多個碳納米晶體管，碳納米晶體管的電子比硅質(zhì)設(shè)備運行得更快。它們也是晶體管最理想的結(jié)構(gòu)形式。這些優(yōu)異的性能將成為替代硅晶體管的原因，同時結(jié)合新芯片設(shè)計架構(gòu)，未來將使微型等級芯片實現(xiàn)計算機創(chuàng)新 。研究人員發(fā)現(xiàn)，電子被捕獲進一個接口處具有一層氧化物或者金屬的半導體后就很容易被抽進空氣中，藏匿于該接口處的電子會形成一層電荷，而且該電子層內(nèi)部的帶電粒子之間的庫倫排斥力也會使電子很容易從硅中釋放出來。他們通過施加很少量的電壓，有效地從硅結(jié)構(gòu)中提取出了電子，隨后再將電子置于空氣中，使它們能在納米尺度的通道內(nèi)行進，而不會遇到任何的碰撞或者發(fā)生散射。
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