起底「摩爾定律」：技術預測、商業廣告還是謊言？

1965年4月19日，彼時的老牌專業雜誌《電子學》發布了一篇名為「讓集成電路填滿更多的元件」的評論文章。在這篇文章中，撰稿人戈登·摩爾根據自己觀察的前幾年行業規律提出了一個知名的預言：「在最小成本的前提下，集成電路所含有的元件數量大約每年便能增加一倍（原文：The complexity for minimum component costs has increased at a rate of roughly a factor of two per year ，引自Intel官網相關文章）」。

當然，稍微關注消費電子領域的朋友們聽到這句話，應該都能反應過來了——沒錯，這就是大名鼎鼎的「摩爾定律」。而且準確來說，這才是摩爾定律最初、也最原本的意思。至於大家可能更熟悉的「每18個月，電子計算機的性能提升一倍，或者價格下降一半」，那其實是後人從「摩爾定律」中穿鑿附會而來，「18個月」並非摩爾的本意，「性能或價格」更不是他關注的重點。

那麼，為什麼我們要在今天詳細地重提摩爾定律呢？一方面是應讀者們的要求進行這方面的科普。另一方面更因為在準備相關材料時，我們三易生活的編輯們意識到，人們對於這條幾十年前的半導體行業「金科玉律」，時至今日實在是有著太多太多的誤解、扭曲甚至是刻意附會，因此在經過商議之後，我們決定用這篇文章來儘可能地給大家詳述「摩爾定律」的意義、影響，以及它所謂的「失效」和對我們大眾消費者所造成的實際影響。

摩爾定律，其實它根本就不是一個定律

首先，我們希望大家明白一件事——儘管我們為了傳播和理解上的方便，使用了「摩爾定律」這個名稱。但實際上「摩爾定律」並不是一個真正的科學定律！

當然，我們不否認「摩爾定律」的提出者戈登·摩爾作為全世界半導體行業的先驅，作為曾經有名的「仙童八叛徒」以及當今晶元巨頭英特爾的創始人之一，老先生本人的權威當然是非常高的。但是，即便如此，他所提出的「摩爾定律」依然不是客觀存在的自然規律，只是一種經驗主義的說法。注意，這可不是我們說的，而是英特爾方面的說法。用英特爾官網上的的原話來說，包含著「摩爾定律」原句的那篇文章（讓集成電路填滿更多的元件），本質上也只不過是「專家對未來的願景（The experts look ahead）」而已……

明白了這個道理，那麼所謂「摩爾定律的有效性」其實就變成了一個非常弔詭的事情。首先，回顧歷史，我們會發現摩爾定律其實在傳播的過程中經歷過多次「修正」。首先是在1975年，摩爾自己在將「摩爾定律」寫成論文提交給IEEE國際電子組件大會時，便將原本理論中的「一年增加一倍」改成了「兩年增加一倍」——據他自己說，這是「根據當時的實際情況進行了改動」。而許多人現在所熟悉的「每十八個月增加一倍」，則又是後來的英特爾CEO大衛·豪斯在摩爾定律基礎上所做的「魔改」——而且，豪斯不僅將時間改成了十八個月，還將「元件數量增加一倍」曲解成了「性能提高一倍」……

奔騰4處理器的晶體管數量是符合摩爾定律的，但它的性能顯然並不符合這一規律

對於半導體產品來說，晶體管數量翻番是不是一定就會帶來性能翻倍呢？稍有常識的人都知道不一定。但是，經過大衛·豪斯這麼一解釋，「摩爾定律」的整個內涵其實就悄然發生了極大的改變：

如果說，原始的「摩爾定律」還只不過是一名行業專家對於業內生產工藝的一種推論，那麼扯上了「性能」之後的摩爾定律，就已經變成了半導體行業自我標榜的一種符號——我很先進，因為我一直在進步。與此同時，它也無形中給了商家說服消費者換機的理由——根據摩爾定律，老舊的電腦/手機/遊戲機淘汰起來是很快噠，所以趕緊買新的吧！

商業化時代的摩爾定律：它早已成為了一種促銷手段

當然，不可否認的是，由於摩爾定律作為半導體行業「規則」的存在，它客觀上曾經在很長一段時間裡促進了整個半導體行業的自我進步，但是，自從「摩爾定律」和消費電子、和商家們促進消費的心理扯上了關係，為了讓普通的消費者能夠認同這個原本很嚴肅但其實並不嚴謹的「定律」，行業大佬們可謂是煞費苦心——一方面，他們將摩爾定律中的「元器件數量」異化成了「性能」，另一方面又反覆倒騰原本「在最優的成本下」這句話，將它歪曲解釋成了「半導體產品（乃至最終的電腦）的價格」。然而，即便如此，所謂「計算機的性能每十八個月就翻一番，或者價格降低一半」這樣的言論看起來依然不夠有說服力——特別是這個所謂的「性能」，到底要如何才能讓潛在的消費者更直觀地感受到呢？

這個時候，有趣的事情就發生了——當計算機CPU還處在單核時代時，廠商們用主頻指代了性能；當計算機CPU開始進入雙核、四核時代時，「製程數字」被拿來作為摩爾定律的直接指標；而到了如今，當主頻、製程的提升都變得越來越困難時，「對飈核心數量、比拼XXXX跑分軟體的成績」又似乎成為了「證明」新時代摩爾定律依然有效的證據。

基於Intel Xeon W3175X 28核處理器和兩塊RTX2080Ti顯卡的最強個人工作站，價格嘛…………

當然，這樣變來變去的宣傳策略，也同時帶來了一些令人意想不到的負面效果——那就是所謂「摩爾定律的失效」。在十幾年前，當奔騰4處理器的主頻無法再提升的時候，人們開始質疑「摩爾定律是不是已經失效了」？在幾年前，當Intel聲明新半導體工藝的部署速度已無法再跟上「Tick-Tock」戰略的節奏時，又有一些磚家學者開始聲稱摩爾定律已到極限。至於今天，當我們看到諸如i9-9990XE、RTX Titan這樣的旗艦硬體產品相比上一代價格大幅上升時，相信也會有普通消費者產生這樣的疑問：不是說好的十八個月之後硬體性能翻倍而價格不變么？是不是摩爾定律早已失效了？

摩爾定律失效了？技術上沒有，但實際上早已發生

其實，原始的摩爾定律本來就是一種粗暴簡單的猜測，它不是什麼客觀規律。自然也不存在有效沒效——之所以在過去的幾十年里摩爾定律被大抵認為有效，一方面是源自戈登·摩爾本身的名人效應使人們選擇性忽略了它的反例；而更重要的原因，則在於包括Intel、台積電、AMD在內的一系列相關廠商實際上是在主動用自己的產品規划去「支撐」著摩爾定律——支撐著大眾消費者對於消費電子的信仰。說得更直白一點，就算有一天，半導體製程真的到達了物理極限，CPU廠商們也一樣能夠通過多層堆疊之類的技術繼續造出更大、更強的產品，繼續「證明」摩爾定律依然有效。

但是，你知道么？如果按照現代商業化的思路來解釋的話，其實摩爾定律是早就「失效」了的！

這是什麼道理呢？很簡單，這麼多年來，半導體巨頭們一直以他們所理解的摩爾定律，告訴我們3C產品技術進步極快、性能一年翻一番、早買早享受、晚買享折扣……但實際上，他們口中的「性能」更多地只是一種理論上的算力，而並不是消費者能夠實際感受到的流暢度。

IBM 5100型電腦，在那個時代，所有的電腦用戶必然都是大神

之所以會發生這種現象，到還不是晶元廠商們的「鍋」，而是我們人類的惰性使然：在戈登·摩爾所處的年代（上個世紀60-70年代），計算機並不普及，而當時能夠接觸到計算機的人、不是軍方的高級技術兵、就是各大科研機構的研究員。他們用著極為複雜的機器碼，寫出晦澀難懂但運行效率極高的程序，以便它們可以在當時機能孱弱的電腦上運行。

尼克勞斯·維爾特，他同時也是一位知名的軟體大神，自然有資格批評現在的程序員

但是，當時間來到上世紀90年代，情況已經不一樣了：電子遊戲、聊天軟體、在線多媒體應用成為了電腦使用者當中最主流的程序表現形式，但一年到兩年一換代的個人電腦卻反而讓專職的程序員們開始變得懶惰。1995年，計算機科學家尼克勞斯·維爾特觀察到，由於程序員愈發懶於優化、軟體愈發龐大臃腫、加上快速的開發周期帶來程序質量的下降、以及軟體公司管理的種種問題，軟體速度的減慢已經抵消了硬體速度的提升，因此計算機系統一面遵守「摩爾定律」提升理論性能，一方面在實際的消費者可感知的性能上是不升反降的。對此，維爾特刻意用調侃「摩爾定律」的方式來命名自己的發現，將其稱之為「維爾特定律」，其內容可以簡單地概括如下：

「軟體變慢的速度永遠快過硬體變快的速度。」

【本文圖片來自網路】

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