專家們預(yù)言 - 摩爾定律定義與發(fā)展

　　專家們預(yù)言，隨著半導(dǎo)體晶體管的尺寸接近納米級(jí)，不僅芯片發(fā)熱等副作用逐漸顯現(xiàn)，電子的運(yùn)行也難以控制，半導(dǎo)體晶體管將不再可靠?！澳柖伞笨隙ú粫?huì)在下一個(gè)40年繼續(xù)有效。不過，納米材料、相變材料等新進(jìn)展已經(jīng)出現(xiàn)，有望應(yīng)用到未來的芯片中。到那時(shí)，即使“摩爾定律”壽終正寢，信息技術(shù)前進(jìn)的步伐也不會(huì)變慢。

摩爾定律前景

摩爾定律能再適用10年左右

　　摩爾定律問世40年了。人們不無驚奇地看到半導(dǎo)體芯片制造工藝水平以一種令人目眩的速度提高。目前，Intel的微處理器 i7 3770的主頻已高達(dá)3.4G（即3400M），以后則要推出性能更強(qiáng)的芯片。人們不禁要問：這種令人難以置信的發(fā)展速度會(huì)無止境地持續(xù)下去嗎？

　　不需要復(fù)雜的邏輯推理就可以知道：芯片上元件的幾何尺寸總不可能無限制地縮小下去，這就意味著，總有一天，芯片單位面積上可集成的元件數(shù)量會(huì)達(dá)到極限。問題只是這一極限是多少，以及何時(shí)達(dá)到這一極限。業(yè)界已有專家預(yù)計(jì)，芯片性能的增長(zhǎng)速度將在今后幾年趨緩。一般認(rèn)為，摩爾定律能再適用10年左右。其制約的因素一是技術(shù)，二是經(jīng)濟(jì)。

制約因素之一技術(shù)

　　從技術(shù)的角度看，隨著硅片上線路密度的增加，其復(fù)雜性和差錯(cuò)率也將呈指數(shù)增長(zhǎng)，同時(shí)也使全面而徹底的芯片測(cè)試幾乎成為不可能。一旦芯片上線條的寬度達(dá)到納米（10?-9米）數(shù)量級(jí)時(shí)，相當(dāng)于只有幾個(gè)分子的大小，這種情況下材料的物理、化學(xué)性能將發(fā)生質(zhì)的變化，致使采用現(xiàn)行工藝的半導(dǎo)體器件不能正常工作，摩爾定律也就要走到它的盡頭了。

制約因素之二經(jīng)濟(jì)

　　從經(jīng)濟(jì)的角度看，正如上述摩爾第二定律所述，目前是20-30億美元建一座芯片廠，線條尺寸縮小到0.1微米時(shí)將猛增至100億美元，比一座核電站投資還大。由于花不起這筆錢，迫使越來越多的公司退出了芯片行業(yè)?？磥砟柖梢倬S持十年的壽命，也決非易事。

　　然而，也有人從不同的角度來看問題。美國一家名叫CyberCash公司的總裁兼CEO丹·林啟說，“摩爾定律是關(guān)于人類創(chuàng)造力的定律，而不是物理學(xué)定律”。持類似觀點(diǎn)的人也認(rèn)為，摩爾定律實(shí)際上是關(guān)于人類信念的定律，當(dāng)人們相信某件事情一定能做到時(shí)，就會(huì)努力去實(shí)現(xiàn)它。摩爾當(dāng)初提出他的觀察報(bào)告時(shí)，他實(shí)際上是給了人們一種信念，使大家相信他預(yù)言的發(fā)展趨勢(shì)一定會(huì)持續(xù)。

前景

　　摩爾定律是由英特爾公司名譽(yù)董事長(zhǎng)戈登·摩爾經(jīng)過長(zhǎng)期觀察發(fā)現(xiàn)得出的結(jié)論，一開始被用于描述半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的一種現(xiàn)象，即指集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。后來，摩爾定律被引入到其他高科技行業(yè)，用來形容技術(shù)快速發(fā)展帶來的性能提高。

　　在光纖通信行業(yè)，密集波分復(fù)用技術(shù)(DWDM)曾經(jīng)很好地詮釋了摩爾定律。DWDM是一種關(guān)鍵的基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過在一根光纖內(nèi)傳送多路平行的吉比特光信號(hào)，使帶寬成本大幅降低，從而讓寬帶互聯(lián)網(wǎng)得以普及。該技術(shù)還擁有傳輸距離遠(yuǎn)、延遲低的優(yōu)點(diǎn)。隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸量迅速增長(zhǎng)，電信運(yùn)營商希望能以更低的單位成本傳送更多的信息，因此，DWDM在固定通信基礎(chǔ)設(shè)施中的地位得以鞏固并不斷加強(qiáng)。從2003年到2007年，運(yùn)營商在DWDM技術(shù)上的花費(fèi)增長(zhǎng)了將近兩倍，2007年，全球在該技術(shù)設(shè)備上的支出達(dá)到58億美元。

　　在過去的10年中，著名咨詢機(jī)構(gòu)Ovum公司使用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶寬資本支出(capex)的計(jì)量公式，計(jì)算每秒鐘在一公里長(zhǎng)的距離內(nèi)傳輸1GB信息量所需的成本。電信運(yùn)營商一開始在每根語音線路上實(shí)現(xiàn)了64kbps的傳輸速率，后來每位用戶使用成千上萬兆的信息后，語音線路不堪重負(fù)，好在光纖技術(shù)出現(xiàn)了。設(shè)備供應(yīng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)使得傳輸成本急劇下跌，1993年，DWDM技術(shù)出現(xiàn)前，每秒鐘在一公里長(zhǎng)的距離內(nèi)傳輸1GB信息量的成本為2000美元，到2007年，該數(shù)字已經(jīng)不足1美元，其發(fā)展速度已令摩爾定律失色。

　　DWDM技術(shù)從正式部署到今天已經(jīng)有13年歷史，但是，它目前卻好像停止了曾經(jīng)在電信發(fā)展史上創(chuàng)造過奇跡的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，步入了青春期的消沉。分析師指出，如果下一個(gè)5年內(nèi)整個(gè)系統(tǒng)不出現(xiàn)指數(shù)級(jí)的擴(kuò)張，那么DWDM的幾何式增長(zhǎng)也將難以維系。難道在光纖通信市場(chǎng)，摩爾定律的影響終結(jié)了嗎？

　　在過去的歲月中，DWDM的成功依賴于多樣化的創(chuàng)新，例如光纖放大器和光分插復(fù)用器(OADM)等，還包括激光、測(cè)波器、過濾器等多種技術(shù)的進(jìn)步以及各種系統(tǒng)軟件的創(chuàng)新，他們都讓系統(tǒng)獲得了更高的容量，并提高了運(yùn)營的靈活性。

　　殘酷的競(jìng)爭(zhēng)使得10G網(wǎng)絡(luò)的成本不斷降低，也迫使DWDM在13年里不斷提高成本表現(xiàn)，盡管在此期間光纖系統(tǒng)的研發(fā)投資和元器件創(chuàng)新的投資都相對(duì)較低。同時(shí)，本世紀(jì)開始幾年中，電信行業(yè)泡沫的破裂導(dǎo)致主要市場(chǎng)的支出銳減，整個(gè)行業(yè)都在療傷。那段時(shí)間內(nèi)對(duì)研發(fā)投資的削減帶來的后果是：更具成本效益的40G技術(shù)的部署和商用被推遲了。

　　不過，市場(chǎng)最終還是選擇了40G技術(shù)。最有可能在近期實(shí)現(xiàn)傳輸成本效益的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的就是40G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，該技術(shù)提供的帶寬是現(xiàn)有10G網(wǎng)絡(luò)的4倍，而capex卻只有四分之一，性能表現(xiàn)也絲毫不遜色。雖然Ovum咨詢公司認(rèn)為這種規(guī)模的成本削減在2012年前不太可能實(shí)現(xiàn)，但鑒于過去幾年中對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的投資劇增，奇跡還是有可能出現(xiàn)的。

　　2008年已經(jīng)推出和即將推出的40G技術(shù)創(chuàng)新包括：北電網(wǎng)絡(luò)研發(fā)的技術(shù)，提供了目前市場(chǎng)上最佳的性能，并有著向100G技術(shù)演進(jìn)的清晰路線；Opvista技術(shù)，對(duì)推動(dòng)40G技術(shù)在城域網(wǎng)中的使用有明顯的優(yōu)勢(shì)；由Stratalight、Mintera和其他公司共同研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化40G模塊技術(shù)也取得了進(jìn)展。光纖技術(shù)供應(yīng)商Infinera公司也在努力通過40G技術(shù)創(chuàng)新解決成本、容量和傳輸距離之間的矛盾，預(yù)計(jì)將在今年晚些時(shí)候或明年發(fā)布新技術(shù)。

　　同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和設(shè)備供應(yīng)商還將推動(dòng)100G技術(shù)的創(chuàng)新，從而將延續(xù)DWDM的成功，并滿足全球用戶對(duì)通信服務(wù)越來越多的渴望。