研究人员对影响半导体行业数十年的“摩尔定律”有了新的认识

（来自：PLOS One）

事实上，自 1959 年以来，半导体行业已经历六次这样的改进浪潮，且每次持续大约 6 个年头。

洛克菲勒大学研究团队在《通过英特尔芯片密度重新审视摩尔定律》一文中指出：在每一轮周期中，芯片的晶体管密度都至少增加了 10 倍。

SCI Tech Daily 指出，该论文建立在将早期 DRAM 芯片作为研究技术进化模式的研究基础之上、但排除了 1959 年开始在仙童和英特尔处理器上不断变化的芯片尺寸等因素，从而描绘出了一条更加简洁直观的波形弧线。

研究配图 – 1：时间相关逻辑模型 / 半对数变换曲线

研究作者、纽约洛克菲勒大学人类环境项目（PHE）成员的 Jesse Ausubel 和 David Burg 表示：在每 6 年的增长浪潮之后，大约有 3 年的增长可以忽略不计。

此外他们认为，在面部识别、5G 移动网络和相关设备、自动驾驶、以及需要更高处理速度和算力的人工智能（AI）和机器学习（ML）等高科技创新等需求的驱使下，通过晶体管小型化来推动芯片计算能力的下一波增长的设想，也已经过时了。

有趣的是，一家名叫 Cerebras 的初创企业，刚刚吹嘘其打造的有史以来最大的晶圆级芯片（Wafer-Scale Engine），可知其大小为市面上最大的图形处理器（GPU）的 56 倍。

研究配图 – 2：最先进处理器尺寸与晶体管数量的幂律关系

这款晶圆级芯片拥有总计 1.2 万亿个晶体管，嵌入了 40 多万个 AI 优化核心（是市面最大 GPU 的 78 倍），辅以 3000 倍的片内缓存。

然而受物理现实和经济因素的限制，硅芯片的高速发展时代，或在仅剩的一两次冲锋后就偃旗息鼓。

因为计算机行业的持续增长，将取决于纳米晶体管、单原子晶体管、以及量子计算小型化等方面的创新。

研究配图 – 3：最先进集成电路密度的逐年发展（单位：m㎡）

论文指出，早在 2019 年，Google 母公司 Alphabet 就宣称在量子计算方面取得了突破，其名为“Sycamore”的可编程超算处理器用上了可编程的超导量子比特。

由该公司发布的基准测试示例报告可知，Sycamore 在大约 200 秒内完成了一项任务。但若使用当时最先进的传统超算，将需要耗费大约 10000 年的时间。

PHE 主管 Jesse Ausubel 称：“我们已经在硅基芯片上实现了六次飞越，但最终可能转向其它材料和工艺方案，量子比特有望终结我们在现阶段的艰难攀越”。

研究配图 – 4：逐步指数模型的参数值

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《PLOS One》 期刊上，原标题为《Moore’s Law revisited through Intel chip density》。