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摩尔定律

2018-12-09 11:00:33

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摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(GordonMoore)提出来的。其内容为:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。

尽管这种趋势已经持续了超过半个世纪,摩尔定律仍应该被认为是观测或推测,而不是一个物理或自然法。预计定律将持续到至少2015年或2020年。然而,2010年国际半导体技术发展路线图的更新增长已经放缓在2013年年底,之后的时间里晶体管数量密度预计只会每三年翻一番。

1965419日,《电子学》杂志(ElectronicsMagazine)第114页发表了摩尔(时任仙童半导体公司工程师)撰写的文章〈让集成电路填满更多的组件〉,文中预言半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍。

1975年,摩尔在IEEE国际电子组件大会上提交了一篇论文,根据当时的实际情况对摩尔定律进行了修正,把“每年增加一倍”改为“每两年增加一倍”,而普遍流行的说法是“每18个月增加一倍”。但19979月,摩尔在接受一次采访时声明,他从来没有说过“每18个月增加一倍”,而且SEMATECH路线图跟随24个月的周期。

大抵而言,若在相同面积的晶圆下生产同样规格的IC,随着制程技术的进步,每隔一年半,IC产出量就可增加一倍,换算为成本,即每隔一年半成本可降低五成,平均每年成本可降低三成多。就摩尔定律延伸,IC技术每隔一年半推进一个世代。

摩尔定律是简单评估半导体技术进展的经验法则,其重要的意义在于长期而言,IC制程技术是以一直线的方式向前推展,使得IC产品能持续降低成本,提升性能,增加功能。

1998年时,台积电董事长张忠谋曾表示,摩尔定律在过去30年相当有效,未来1015年应依然适用。

但最新的一项研究发现,“摩尔定律”的时代将会退出,因为研究和实验室的成本需求十分高昂,而有财力投资在创建和维护芯片工厂的企业很少。而且制程也越来越接近半导体的物理极限,将会难以再缩小下去。

由于高纯硅的独特性,集成度越高,晶体管的价格越便宜,这样也就引出了摩尔定律的经济学效益,在20世纪60年代初,一个晶体管要10美元左右,但随着晶体管越来越小,直小到一根头发丝上可以放1000个晶体管时,每个晶体管的价格只有千分之一美分。据有关统计,按运算10万次乘法的价格算,IBM704计算机为85美分,IBM709降到17美分,而60年代中期IBM耗资50亿研制的IBM360系统计算机已变为3.0美分。摩尔定律的定义归纳起来,主要有以下三种版本:

1.集成电路芯片上所集成的电路的数目,每隔18个月就翻一倍。

2.微处理器的性能每隔18个月提高一倍,或价格下降一半。

3.用一个美元所能买到的计算机性能,每隔18个月翻两倍。

第一种说法最为普遍,第二、三两种说法涉及到价格因素,其实质是一样的。

拓扑不变量

拓扑不变量的定义是:两个同构的拓扑空间之间相同的内秉性质。拓扑空间的同胚映射存在问题被转移到拓扑不变量的构造。由此,产生了许多的拓扑不变量如同伦群、同调群。