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存储学堂丨半导体行业性能预测的标准----摩尔定律

日期: 2018-07-20
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    万物发展皆有其规律,自然界有其发展蜕变规律,生物有其进化规律,而事物的发展也遵循着规律有续进行。而今天小雪要给大家讲的是半导体行业的发展规律——摩尔定律。

存储学堂丨半导体行业性能预测的标准----摩尔定律


   摩尔定律是物理、技术、创新和经济紧密相关的一个定律,是半导体行业的一个语言,是人类创造史上一个富有传奇篇章,改变着人类历史进程和人类认知活动的一个重要里程碑。 

   摩尔定律于1965年由英特尔(Intel)名誉董事长戈登·摩尔(Gordon Moore)经过长期观察发现而来。是指IC上课容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,按照这个趋势,计算能力相对于时间周期将呈指数式上升,这个阐述一直延续到至今,且不同寻常的准确,不光适用于对存储芯片的描述,也精确说明了处理机能力和磁盘驱动器存储容量的发展,该定律成为性能预测的基础。

存储学堂丨半导体行业性能预测的标准----摩尔定律

   摩尔定律之所以可以成为行业的基准,在于历史一次次验证了其准确性。 

   1959年,摩尔第一次给出的数据为当时在硅片上只集成了一个元件。随后的几年,集成的元件数目也没有提高多少。摩尔根据他的评价方法,将有限的5个数据罗列出来做出图表,如1964年单个芯片上发展到有32个元件。更令人惊异的是,1965年的数据是芯片上有60多个元件,而且是处于实验室研发过程中,预计在1965年末才发布的产品。根据这些有限的数据,他做出了大胆的预言,预测十年后集成度要达到65000个!十年后的1975年,英特尔公司正在生产集成度约为65000个元件的内存,摩尔的预言惊人实现。

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   另据Intel公司公布的统计结果,单个芯片上的晶体管数目,从1971年4004处理器上的2300个,增长到1997年 Pentium II处理器上的7.5百万个,26年内增加了3200倍。若按摩尔本人"每两年翻一番"的预测,26年中应包括13个翻番周期,每经过一个周期,芯片上集成的元件数应提高2n倍(0≤n≤12),因此到第13个周期即26年后元件数应提高了212=4096倍,作为一种发展趋势的预测,这与实际的增长倍数3200倍可以算是相当接近了。

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   若从个人计算机(即PC)的三大要素--微处理器芯片、半导体存储器和系统软件来考察摩尔定律的正确性。微处理器方面,从1979年的8086和 8088,到1982年的80286,1985年的80386,1989年的80486,1993年的Pentium,1996年的 PentiumPro,1997年的PentiumII,功能越来越强,价格越来越低,每一次更新换代都是摩尔定律的直接结果。与此同时PC机的内存储器容量由最早的480k扩大到8M,16M,与摩尔定律更为吻合。

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   系统软件方面,早期的计算机由于存储容量的限制,系统软件的规模和功能受到很大限制,随着内存容量按照摩尔定律的速度呈指数增长,系统软件不再局限于狭小的空间,其所包含的程序代码的行数也剧增:Basic的源代码在1975年只有4,000 行,20年后发展到大约50万行。微软的文字处理软件Word,1982年的第一版含有27,000行代码,20年后增加到大约200万行。有人将其发展速度绘制一条曲线后发现,软件的规模和复杂性的增长速度甚至超过了摩尔定律。系统软件的发展反过来又提高了对处理器和存储芯片的需求,从而刺激了集成电路的更快发展。

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   最后总结,摩尔定律并非数学、物理定律,而是对发展趋势的一种分析预测,因此,无论是它的文字表述还是定量计算,都应当容许一定的宽裕度。从这个意义上看,摩尔的预言准确而又难能可贵,所以才会得到业界人士的公认,并产生巨大的反响。

   如今,摩尔定律已成为工业发展的一个规划进度表,正是受到平面工艺创新的启迪,摩尔才得到他的“定律”。由于工艺的不断创新,使得器件能够做得越来越小,瑞势国际也紧跟技术发展,将最新半导体技术与带给广大用户。

*以上图片来源于网络

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