天不生摩尔,半导体如长夜。
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AI、量子计算、Chatgpt……
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断供、霸权、芯片极限……
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当半导体走到崭新的时代拐点,一手开创了时代的天才、巨人与教父们也纷纷走到自己的终点。3月24日,指引行业大半个世纪的一代传奇,英特尔联合创始人戈登·摩尔,也走了。
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与他交好超过60年的张忠谋因此感叹:“我的半导体第一代共同奋斗的朋友,已所剩无几”。 ) s, ?7 C8 G9 P& A8 R+ L: V: X U! N
【叛逆青年】 1 z, k, N2 A7 t1 `. a0 s
1929年1月3日,戈登·摩尔在美国加州旧金山出生。父亲是警察,母亲只有中学学历,摩尔拿到的是典型的“穷二代”剧本。
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摩尔细致缜密的个性,却受到了爷爷的影响。爷爷曾在海上记录航行日志,热衷于测量、分析、统计,并将所有细节记录下来,以随时应对各种难以预知的变化。 5 Y9 r ]9 |( d% C
这让摩尔也养成了一丝不苟笔记、思考的习惯。
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3岁看大、7岁看老。这样的性格,让摩尔足以沉稳地应对未来各种各样的不确定性。
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11岁的时候,摩尔的邻家玩伴收到了一份特殊的圣诞礼物:一套真正的化学装置和化学试剂。孩子们完全可以自制许多稀奇古怪的东西,包括炸药。
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这让摩尔对化学彻底着了迷。1954年,他如愿从加利福尼亚大学伯克利分校毕业,获得化学和物理学博士学位。 ' L3 U; t9 l1 ]: p6 ^: h
大学期间,摩尔与妻子贝蒂相知相遇,成为从大学牵手到相伴终老的深情伉俪。 $ N% w4 x8 t7 A! R" c% d) ]$ Q& Z
1956年,摩尔迎来了命运的转折,进入“肖克利半导体实验室”工作。 . T8 d" ^% a& |+ R7 C- \
作为鼎鼎大名的“晶体管之父”,肖克利于1956年斩获诺贝尔物理学奖。能追随这位天才人物,自然是无上荣耀。当时,肖克利将包括摩尔在内的八位青年才俊纳入麾下,都摩拳擦掌憋着要干一番大事业。
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但肖克利却对公司管理一窍不通,而且自以为是,经营目标也一变再变。结果折腾一年多,什么也没干出来。 6 U2 f0 e0 V& q
性子急、火力壮的“八才俊”觉得,再也不能这么混下去了。 0 p4 }( I K4 u8 q& Y! v
1957年9月18日,“八才俊”正式提出辞职,将这位学术泰斗惹得勃然大怒。肖克利认为,“八才俊”刚掌握晶体管技术就叛出师门,简直“欺师灭祖”,直斥其为“八叛徒”。 ▲著名的硅谷“八叛徒”,左一为戈登·摩尔
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叛徒就叛徒吧!毕竟,世界是年轻人的。 ' _- C0 \6 y" P1 i
“八叛徒”火速另起炉灶,成立了“仙童半导体”,短短半年后就开始盈利。但1959年,“八叛徒”也开始了分崩离析。
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直到1968年,摩尔和诺伊斯、格鲁夫才一起离开了仙童,创办了一家存储芯片公司。这就是日后威震世界的英特尔。
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作为半导体行业的先驱,摩尔由此开始掀起了一场前所未见的芯片革命。 ) M) A" O% E$ x( N" C
【光辉岁月】 - X- b4 `; a) c P p! r
2005年,功成身退的摩尔在接受《财富》杂志采访时,自称其实是一位“偶然的企业家”。 ! L; e& ~ n/ K4 e: |0 _
共创英特尔摩尔和诺伊斯、格鲁夫,号称“三驾马车”。其中,格罗夫掌管公司管理运营,是“踢屁股的人”;诺伊斯拥有坚实的芯片工程理论基础;摩尔则是天生的实干家,善于将诺伊斯天马行空的创意真正落在实地。 $ E0 p# C2 u |1 |1 Q0 }- _0 W
“三位一体”的完美架构,让英特尔在微处理器领域横勇无敌,为PC时代开辟了未有人走过的道路。
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更有人认为,摩尔是“八叛徒”之中最具天赋远见的技术领袖。 ( I) m2 z% ?/ c3 ^2 o& H
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因为1979年,直到摩尔成为英特尔董事长兼CEO,才开始真正展现出其商业领袖的决断能力。 ; [$ z; s9 x0 D" H, E4 c8 \+ `
上世纪80年代,日本在半导体内存领域实现对美国的反超,导致英特尔高层在战略上产生了巨大的分歧:究竟是在内存领域发起一场“新太平洋战争”,跟日本人殊死一搏;还是另辟蹊径,进行差异化竞争?
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但这是一个争论不出结果的问题。
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1985年的一天,格鲁夫走进了摩尔的办公室。他凝望望着窗外向摩尔问计:“如果我们被裁,董事会请来一位新CEO,你觉得他做的第一件事是什么?”
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摩尔稍加犹豫答道:“他会放弃半导体内存。” ( _2 S$ u7 l& A& _% M( [
格鲁夫想了想:“那就让我们亲自来做这件事吧。”
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就这样,英特尔壮士断腕,彻底放弃了内存,将战略冲锋口集中在微处理器(CPU)上。
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这不啻为一场“豪赌”。但事后证明,在这个英特尔生死攸关的战略转折点,格鲁夫和摩尔“赌”对了。
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两年后,英特尔联合康柏推出比IBM快三倍的386计算机,再次成为芯片霸主。 8 Q+ Q8 e3 j/ A; f3 [. u
整个摩尔时代,英特尔在微处理器赛道上成了一骑绝尘的存在。 8 t- K& B! C2 M5 T% |' m) J
有人因此评价,没有诺伊斯,英特尔成不了大公司;没有格鲁夫,英特尔难有高效率;没有摩尔,英特尔则实现不了技术领先。
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1989年,摩尔“深藏功与名”,从英特尔董事会主席的位置上退了下来。
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但此后长达30多年的时光里,人们依然见证了英特尔从486、奔腾(Pentium)到i5、i7的强势崛起。
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因为整个半导体行业,根本逃不脱“摩尔定律”。 9 W- G. |; ?- m9 g, J4 N
【摩尔定律】 0 {# Z8 u# v* a3 T6 z
1965年,在创立英特尔之前,摩尔就提出了大名鼎鼎的“摩尔定律”,即:
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当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管的数目,大概每隔24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。 0 @% } ~: ^# O: v- _
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实际上,摩尔只是想通过“摩尔定律”传达出一个重要信息,随着芯片上的晶体管越来越多,电子产品都会变得越来越便宜。
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虽然并不是物理定律,但半个世纪以来,“摩尔定律”成为了统治半导体行业进化速度的“天条”。 ; ~0 a" J/ V. s( j8 ` E
所有硅谷公司,都紧盯着“摩尔定律”这个“节拍器”。一旦你能跟上节奏,说明能取得成功;否则竞争对手将迅速超越你。 9 x# K# n5 e3 Y8 C( ?
幸运的是,它几乎完美揭示了半导体技术的进步速度。加上激烈的行业竞争,“摩尔定律”甚至成为驱动半导体行业指数级增长的动力,直接引爆了PC和互联网时代。 - d# a8 c* g5 N N- {3 a# |
对于“摩尔定律”的应验,摩尔在2005年接受采访时曾深表欣慰: , v7 ?( L/ z, y, `: f! t9 f
“能在正确的时间出现在正确的地方,真是太好了……从我们无法制造单个硅晶体管的时代,成长到将17亿个硅晶体管放在一个芯片上的时代!这是一次非凡的旅程。”
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但近年来,伴随半导体工艺逼近物理极限,摩尔定律出现放缓,甚至不乏“摩尔定律已死”的声音。 " c5 }3 a6 d3 v8 Y- Y% j- d
其中,又以英伟达创始人黄仁勋的看法最坚定。 4 W, i! H+ D: C
在黄仁勋看来,芯片制程正接近物理极限,1nm对于硅基芯片而言就是终点。越先进的制程意味着越高的成本,摩尔定律已经不适用。 ! a# V' j* \! ]3 _
事实也确如黄仁勋所言。14nm以下的先进制程,晶体管密度增速在放缓,芯片主频提升速度在变慢。2005年之前的20年,微处理器性能提升了近1000倍;但此后十多年,芯片性能的提升已然失速。 1 E8 ~1 a, m$ r0 w
而对“摩尔定律已死”的说法,摩尔本人不但极尽谦卑,也不以为意。 5 ]" S( }) ~' y: |
2008年,当被问及“您的什么成就可以传承”时,摩尔略加思索后表示:“只要不是摩尔定律就行。”
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2015年,“摩尔定律”发表50周年之际,摩尔接受《纽约时报》采访时再度直言不讳:“摩尔定律”不会永远持续下去。
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但英特尔现任CEO基辛格却坚定不同意,认为“摩尔定律”依然“活”得很好。 4 v( `& K3 b& _) c9 M G
哪怕摩尔大神仙逝了,基辛格在悼词中依然表示“要持续不断继续研究它,直到元素周期表耗尽为止”。
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为了证明“摩尔定律”活得越来越好,英特尔还提出IDM 2.0战略,要开启制程工艺大跨越,保持摩尔定律有效性,并在2025年重新取得制程技术的领先地位。
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但其他人显然不这么认为。
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因为伴随AI、量子计算等新技术的加速,人们对“摩尔定律”有了新的定义。
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比如,IBM在2019年宣布量子性能的“摩尔定律”:如果要在10年内实现量子霸权,要每年将“量子体积”至少增加一倍。 2 v' C0 B# l# b
伴随ChatGPT爆火,“ChatGPT之父”、OpenAI 首席执行官山姆·阿尔特曼(Sam Altman)也在今年2月表示:“新版摩尔定律很快就要来了,宇宙中的AI智能每18个月要翻一倍。”
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在“后摩尔时代”,超越摩尔定律,才是对摩尔最大的致敬。 ; M" y# e- V) i+ d* v- |7 p# \
【人格魅力】
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1996年,正逢微处理器发明25周年,英特尔决定让CEO格鲁夫在世界计算机博览会(Comdex)上发表一下对未来的行业预测。 $ V+ }8 I( S3 @9 t7 x- H
本来是一场你好我好大家好的恳谈会,但一聊到晶体管绝缘层厚度的专业问题时,格鲁夫却和一位憨憨的院士产生了巨大分歧,当众展开了一场唇枪舌战的交锋,场面一度非常难堪。
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最后,还是摩尔这位“大长老”亲自出手,通过冷静深邃地阐述洞见,让所有人在心悦诚服中,终结了这场差点失控的论战。
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对于摩尔的人格魅力,英特尔全球研究院前院长王文汉博士的评价是: 4 T5 I8 ^) n" ?$ q
“他是正派的好人,真正的大师中的大师。” 0 S9 m; I- T. s g' c4 z
在英特尔,格鲁夫强悍的统治风格,深深地烙印在企业文化的基因里。但与此同时,“摩尔定律”又是不容置疑的“公司圣经”。
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这让英特尔既具备格鲁夫强悍进取的作风,使之极具前进的野心和动力,又不至于因为过于狂暴而翻车,因为摩尔的深邃冷静能对其有所约束。 5 C$ R7 a& c- L% D1 Y- G- K
因此,摩尔才被英特尔视为最具卓越领导力和谦逊正派品质的灵魂人物。 2 |0 c& v- Y( R8 J# x4 H' `
这样的评价,并非言过其实。
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2022年,摩尔以95亿美元财富,位列《福布斯全球亿万富豪榜》第214位。他大部分的财富,都来自英特尔的股权。 8 C/ n: m6 q3 y" k
但早在2000年,摩尔就和妻子创立了“戈登和贝蒂·摩尔基金会”,不断剥离资产,捐赠股票。2012年,摩尔更承诺将一半以上财富捐献给慈善事业。 $ u4 \( G9 V5 y3 T6 Z+ u* @8 l: _; f
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如今,摩尔驾鹤西去。基金会的总资产达到了80亿美元,累计捐赠高达51亿美元。 2 i, k- I8 q" ?% T( K, G
当然,摩尔的一生也并不是算无遗策。 5 K9 g% u$ h8 i
上世纪80年代,张忠谋返回中国台湾创立台积电,创意出芯片代工产业找摩尔支持,摩尔毫不掩饰地给予了否定:
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“你提过很多好主意,但这个概念不算。”
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戏剧的是,三十年后,当台积电不断将芯片制程推向巅峰之后,张忠谋也直接了当: , x ]0 T9 K, F9 C+ s6 u) p# N6 C
摩尔定律已死。 |