1965年,当戈登·摩尔(GordonMoore)在《电子学》杂志上预言集成电路上可容纳的晶体管数量将每年翻一番时,他或许未曾想到,这个观察式的经验总结会演变成统治半导体行业半个世纪的“至高律法”。在过去的几十年里,“摩尔vs速度”的竞逐成了科技界的常态。
每隔18到24个月,性能翻倍、成本减半,这种近乎神迹的确定性,催生了互联网的繁荣、智能手机的普及,以及我们如今习以为常的数字化生存。
时间来到2024年,当我们试图再次用这把尺子衡量未来时,空气中弥漫着一种名为“极限”的焦灼。
“摩尔vs物理定律”的正面硬刚,已经进入了微观世界的无人区。当晶体管的栅极长度缩减到几纳米,也就是几十个原子的宽度时,量子隧穿效应开始显现。电子不再乖乖听从门电路的指挥,而是像幽灵一样穿透势垒,导致严重的漏电和发热。曾经,我们通过单纯地缩小尺寸就能获得性能红利,但现在,为了维持这种微缩,人类不得不动用最昂贵的“光影艺术”——EUV极紫外光刻机。
这种单台售价超过2亿美元、重达180吨的精密机器,本质上是在用人类最顶尖的工程学去强行续命一个物理极限。
但这还不是全部的挑战。随着制程从5纳米向3纳米、2纳米演进,芯片的设计和制造费用呈指数级飙升。曾经,一个初创公司或许还能负担得起先进制程的流片费用,而现在,这已经成了顶级巨头之间的“金钱战争”。“摩尔vs成本效益”的平衡点正在断裂。当每一代工艺提升带来的性能增长只有15%,而开发成本却翻了一倍时,那个曾经支撑硅谷繁荣的经济引擎似乎正在发出刺耳的摩擦声。
就在人们感叹“摩尔定律已死”的时候,一场更大规模的碰撞正在发生——摩尔vs数据的海量爆发。
如果我们观察过去五年的算力需求曲线,会发现它不再是摩尔定律所预言的平缓斜坡,而是一道近乎垂直的峭壁。以大语言模型为代表的AI技术,对算力的渴求每3到4个月就会翻一倍,这远远超出了晶体管微缩的速度。如果仅仅依靠传统路径,我们需要在未来几年内造出原子级甚至亚原子级的芯片,这显然超出了现有物理体系的范畴。
这种“需求vs供给”的巨大鸿沟,标志着硅基文明正式告别了单纯依赖制程微缩的旧时代。但这绝非终结,而是一个更宏大叙事的开端。当传统的“摩尔vs物理”陷入僵局,另一种力量——架构的革命、算法的重塑以及异构计算的崛起,正带着摧枯拉朽的势头,试图接过硅基进化的火炬。
这场较量的核心已经转移:不再是比拼谁能把针尖上的舞蹈跳得更密,而是比拼谁能打破计算的维度,重构整个数字世界的底层架构。
如果说摩尔定律的前半生是关于“微缩”的史诗,那么它的下半场则是关于“融合”与“升维”的博弈。当晶体管的数量增长遭遇物理瓶颈,全球科技巨头们开始在另一个维度寻求突破:摩尔vs架构效率。
在这个新战场上,GPU(图形处理器)和各种专用AI芯片成为了主角。英伟达(NVIDIA)的黄仁勋曾提出过著名的“黄氏定律”,认为GPU的性能提升速度远超传统的摩尔定律。这并非因为GPU背离了物理规律,而是因为它改变了计算的本质。在AI时代,我们不再需要一个能处理复杂逻辑分支的“全能管家”(CPU),而是需要成千上万个能处理简单数学运算的“搬砖民工”(流处理器)。
这种从串行到大规模并行的范式转移,让算力的释放摆脱了单一制程的束缚。
与此中国算力市场也在经历着“摩尔vs自主创新”的深度磨炼。以摩尔线程(MooreThreads)为代表的一批本土GPU企业,正试图在极短的时间内追赶世界前沿。他们所面临的挑战,不仅是制程层面的追赶,更是软硬件生态的重构。这种竞争本质上是在比拼:如何在既定的物理条件下,通过更加巧妙的计算架构(如MUSA架构)和更优化的软件栈,实现算力密度的跨越式增长。
“摩尔vs封装技术”也成为了关键的胜负手。既然单颗芯片的面积有限,那么通过Chiplet(芯粒)技术,将多颗不同制程、不同功能的芯片像搭积木一样封装在一起,就成了延续摩尔定律的“另类路径”。从HBM(高带宽内存)的垂直堆叠,到3D封装技术的应用,人类正在从平面物理空间向垂直空间索要性能。
更深层的变革发生在“摩尔vs能源效率”之间。未来的算力竞争,本质上是电力的竞争。当一座数据中心的年耗电量足以支撑一座中型城开云体育市时,单纯追求算力的绝对值已经失去了意义。“每瓦特算力”成为了衡量文明先进程度的新标尺。在这一背景下,光子计算、类脑计算、甚至超导计算等前沿技术,正作为“后摩尔时代”的候选项,在实验室里蠢蠢欲动。
我们正处在一个极其有趣的转折点。一方面,传统的摩尔定律在物理意义上确实放缓了,甚至在某些维度上已经停滞;但另一方面,由于软件定义硬件、异构加速、以及全栈优化的介入,人类可支配的总算力依然在以惊人的速度膨胀。这是一种“广义摩尔定律”的胜利——只要人类对智能的需求没有终点,对算力的压榨就不会停止。
回顾这场“摩尔vs时代”的长跑,你会发现,定律本身是否失效并不重要,重要的是它所代表的那种永无止境的进化精神。从最初的真空管,到硅晶圆,再到未来的光子或量子比特,计算载体在变,但“用更小的资源创造更大的智能”这一逻辑从未改变。
在未来的十年里,我们或许不再频繁提及“多少纳米”,取而代之的将是“万亿参数模型”的训练速度、是“边缘侧AI”的实时响应能力、是“全量模拟地球”的可能性。这场博弈的主题,已经从“硅片上的雕刻艺术”,演变成了“碳基智慧对硅基文明的终极重塑”。
摩尔定律的黄昏,恰恰是算力大爆发的黎明。在这场“摩尔vs未来”的对决中,没有终局,只有不断的自我超越。而我们每一个人,都在享受着这场极致竞逐所带来的文明红利——从口袋里的智慧,到云端的神迹,一个由算力编织的新世界,正以前所未有的姿态扑面而来。
