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在几周前的文章 深度学习有多深? (十七) -- 衡量GPU的计算能力 里面, 我曾经提到, 理解摩尔定律未来发展的路线图, 对理解 GPU 计算能力的进步速度, 和人工智能技术的进步速度的重要性。
摩尔定律的传统定义是: 半导体芯片上的晶体管密度,平均每 18-24个月翻一番。
它最初于1965年四月被芯片公司英特尔的创始人 戈登·摩尔 (Gordon Moore) 在一篇名叫 "把更多零件塞到集成电路里" (Cramming more components into Integrated Circuit) 的论文中提出。
https://s3-us-west-2.amazonaws.com/secure.notion-static.com/973d0da6-224d-4c64-895f-3e999fabf389/moores-law-electronics.pdf
2013 年八月,曾就职于英特尔任总设计师的 Bob Colwell 在芝加哥的一个行业会议上宣称: 芯片行业的摩尔定律要终结了。
"从计划的时段来看,我认为 2020年可能是摩尔定律最早的终结时间。你也许可以说服我拖到 2022年, 但不管它 (栅长, 晶体栅极的最小线宽)是到 7 纳米, 或者 5 纳米,这 (摩尔定律的终结) 是一件大事。 " ( 普通人的头发直径大约 75000 纳米)
Colwell, 不是第一个, 也不是最后一个,预测摩尔定律即将终结的人。
摩尔本人, 曾在1995年预测, 摩尔定律将于 2005年终结。
2015年, 摩尔本人, 再次预测, 摩尔定律将于 2025年终结。
最近的关于摩尔定律终结的各种预测, 最主要的理由,是到2025年之前,如果栅长缩小到只有 3纳米,其长度只相当于十个原子的大小。在这个尺度,电子的行为方式将进入量子力学测不准原理的领域,晶体管可靠性将完全无法保证。另外在这个尺度,晶体管的散热和芯片的生产成本控制,看起来也是无法逾越的技术挑战。
摩尔定律真的会终结吗?
如果会,是不是意味着科技发展将停滞不前,人类一起在地球上混吃等死?
如果不会,它对未来人类文明的进步,又意味着什么?
在展望未来之前,非常有必要回顾一下摩尔定律过去五十年的演变。
摩尔最初在1965年论文中提出的晶体管密度的概念,不是芯片上最多可以安放多少晶体管,而是从生产成本角度看,晶体管数目的最优值。
生产芯片时,增加晶体管数目一般会降低晶体管的单位成本。但是数目超过一个临界点,芯片生产出现瑕疵的几率增加,开始抵消密度增加的好处。集成电路的设计和生产,最终都是要寻求一个最优点。
摩尔在 1965年的预测, 是十年内,晶体管的密度,每年都会翻番。到1975年,一个芯片上的晶体管数目,将从 1965年的 64个增加到 1975年的65000 个。