摩尔定律有第四个指标

　　Sehat Sutardja是fabless公司Marvell Technology Group的总裁及CEO

　　今年半导体业不断传出好的消息，然而近期己经出现杂音，著名fabless公司Marvell的总裁 Sehat Sutardja担心将影响到未来10年的整个电子工业。

　　摩尔定律实际上不能看作是真正的定律，它本人也提醒我们，定律仅是在半导体业与它的客户之间为了推动技术以指数式进步的一种应有的承诺(social contract)。然而，为什么人们信奉它，因为是实践的结果，成本下降的速度与摩尔定律预计的一致，由此对于社会的影响远远超过定律自身。

　　近50年来，IC己经推动全球产品与服务，因而也推动全球的经济。摩尔定律不仅适用半导体，而且对于现代化世界都具有生命力。

　　电子产品价格持续下降意味着什么？及为什么？

　　摩尔定律标准的含义是计算机芯片每经过两年晶体管的密度增加一倍（编者注应为在功率不变下晶体管密度增加一倍）。实际上远比上述假设复杂。随着参照物的不同，定律有好几种释义;

• 　尺寸(密度)，芯片面积上晶体管的数量，每年芯片的特征尺寸缩小。
• 　功能;在同样尺寸芯片上将具更多的功能，包括存储器量及计算速度。
• 　价格;随着芯片越来越小，价格越来越便宜。如果从单个晶体管的频率提高看，成本下降更快。尽管如此，近10年的功能提高成为主要方向。

　　在过去的20年中，半导体业的重点是在同等芯片面积下增加晶体管的密度，并尽可能提高功能及集成度。近期随着尺寸越来越小，所以单项工艺越来越复杂，因此研发的成本越来越高。面对新的态势，处理器大厂都移向多核设计以及向芯片三维方向过渡。

　　对于摩尔定律好的消息是至今仍在起作用，仍能保持前进的步伐，显然前进路上也蕴含巨大的风险。[page]

　　未来如何走？

　　让我来提出在摩尔定律中还存在一个第四指标(dimension)，它不但越来越觉得有需求，而且可以延伸定律的寿命，即效率。在过去的50年中对于效率是这样解释的，从己经选择的公司架构通过节电或冷却方法來取得进步，包括笔记本电脑具有更强的功能。

　　几十年前对于效率并不特别有兴趣，开始时通常的芯片消耗几瓦，之后逐渐增大到100-200瓦。与灯泡及家庭其它电器相比，并不很突出。

　　但是随着半导体业逐渐变成最大能耗之一，与摩尔定律最初对于社会的承诺产生相抵触，也是不能容认的。半导体推动社会文明与进步，不能对于社会环境带来损害。

　　简言之，我们必须重新思考，很长时间來被定律忽视的第四个指标，效率。如果我们能拿出20％的半导体总研发费用，來推动每年15％的芯片功耗下降，到2020年全球电能的20％消耗是用在芯片上。未来每台计算机消耗的电能该是每小时40瓦，而不是200瓦。目前可能还作不到，然而今日的智能手机已经作到每天消耗电能不足5瓦。

　　如果全球的芯片都换成低功耗的器件，那么全球无需增加额外的电站就能满足比现在多达5倍的电子产品。

　　那么作为我们要如何看待新的社会承诺，即整个半导体业认同未来半导体的电能总消耗将保持在今天水平，用今天的眼光似乎是十分困难，但是如果回顾1965年时的摩尔定律，到今天2010年仍然有效，那时也认为是不能想象的。

　　未来芯片的升级可能是每18个月來替代15个月，下一代笔记本电脑的主频是2.4GHz替代2.8GHz，在明年2月推出的下一代最新的iPod可能比今年11月的价格要便直30％。所以您还想为缩小尺寸作出贡献吗？因此我们要改变过去的许多投资从电站与价格到效率方面上来。

　　半导体业总是在作几乎不可能实现的事，今天一代芯片正在迎接下一代的挑战。