預測未來：戈登．摩爾逝世（摩爾定律）

2023年3月31日

上週電腦界有一則令人沉痛的消息，就是美國工程師戈登．摩爾（Gordon E Moore）與世長辭，他擁有化學和物理學博士學位，是現代電子工業的先驅及半導體公司英特爾（Intel Corporation）的創辦人。摩爾最初為諾貝爾獎得主威廉．肖克利（William Shockley）（電晶體發明者）效力，後來加入了一家由八名專家組成的聯營公司，開發和製造矽（也稱為硅）基電晶體和集成電路。最終英特爾在摩爾的主導下，躍居世界首屈一指的微晶片生產商，成為推動全球資訊革命的關鍵力量。

有趣的是，儘管摩爾憑著卓越的管理能力擔任企業巨頭的領導者數十年，但真正令人銘記的是以他命名的「定律」。在1965年出版的《電子學》（Electronics）期刊特輯中，當被問及如何預測未來十年（1965-75年）的發展趨勢時，摩爾大膽地表示集成電路（IC晶片）的電晶體數量將每年提升一倍。雖然在1965年這番話可能沒有被認真對待，但隨著時間推移，電晶體微型化以驚人速度穩定發展，日漸被視為電子及其他行業中無法打破的「法則」——即「摩爾定律」，該定律（在1975年修訂後）指出：每一片矽晶片可容納的電晶體數量會每隔兩年增加一倍。事實上，經過40多年，摩爾的預測稍為保守，其實每 18個月便出現倍增現象（見下圖）。

電子領域於1960年代仍處於起步階段，顛覆性的波動是其標誌性特徵。在日新月異的變化中，摩爾於68年前在雜誌中提出如此「一鳴驚人」的言論，顯得相當有先見之明。在同一時間框架內，不少人都對未來作出了許多大膽的預測或斷言。例如比爾．蓋茲（Bill Gates）常被引用的名言：「640K（的記憶體）對任何人來說應當足夠了。」也許考慮到其荒誕可笑的失準，蓋茲否認作出此番評論，但他確實指出當時（1981年）的電腦設計技術，限制了IBM個人電腦所用全新 Intel 8088處理器（由摩爾的公司生產）可運行的記憶體。時任數位設備公司（Digital Equipment Corporation）行政總裁的肯．奧爾森（Ken Olsen）於1977年亦有一句名言：「任何人的家裏都沒有理由放電腦。」另外一句不足為信的話，據稱IBM總裁托馬斯．沃森（Thomas J Watson）於1943年表示：「我認為世界市場只需要約五台電腦。」更可信的說法是，他是指美國第一台用作科學運算量產電腦的潛在訂單數量。大多數人會認為借助科技對未來作出任何預測，都是徒勞或愚不可及的行為。

這段如此巨大的科技變革、徹底轉化及重塑二十一世紀人類生活體驗期間，摩爾定律持續準確的預測可謂令人讚嘆。許多人現推斷摩爾定律經已失效，或者面臨其終極的物理挑戰：矽基晶片的所謂納米極限。這是因為晶片的某些物理組件，特別是連接電晶體的導線，面對著原子潛在微型化的根本限制。各大製造商目前皆致力研究高度專業化的光刻生產技術，以製作出低至1納米單位的晶片。不少人正在討論採用埃米（angstrom）而非納米來反映當今晶片設計和製造的光刻技術的實際情況。摩爾生前的公司英特爾早前宣佈「納米時代」將於2025年結束，屆時將採用以埃米為基礎的全新系統來定義晶片參數。然而，有些人仍質疑摩爾定律實在用途已盡。許多人過去曾預測該定律會隨之消逝，但結果並非如此。

至少對於那些曾對電子科技感興趣或有所接觸的人而言，實際上是全人類，摩爾的逝世確實值得我們反思。

查永茂博士

總校長