起底“摩尔定律”：技术预测、商业广告还是谎言？

1965年4月19日，彼时的老牌专业杂志《电子学》发布了一篇名为“让集成电路填满更多的元件”的评论文章。在这篇文章中，撰稿人戈登·摩尔根据自己观察的前几年行业规律提出了一个知名的预言：“在最小成本的前提下，集成电路所含有的元件数量大约每年便能增加一倍（原文：The complexity for minimum component costs has increased at a rate of roughly a factor of two per year ，引自Intel官网相关文章）”。

当然，稍微关注消费电子领域的朋友们听到这句话，应该都能反应过来了——没错，这就是大名鼎鼎的“摩尔定律”。而且准确来说，这才是摩尔定律最初、也最原本的意思。至于大家可能更熟悉的“每18个月，电子计算机的性能提升一倍，或者价格下降一半”，那其实是后人从“摩尔定律”中穿凿附会而来，“18个月”并非摩尔的本意，“性能或价格”更不是他关注的重点。

那么，为什么我们要在今天详细地重提摩尔定律呢？一方面是应读者们的要求进行这方面的科普。另一方面更因为在准备相关材料时，我们三易生活的编辑们意识到，人们对于这条几十年前的半导体行业“金科玉律”，时至今日实在是有着太多太多的误解、扭曲甚至是刻意附会，因此在经过商议之后，我们决定用这篇文章来尽可能地给大家详述“摩尔定律”的意义、影响，以及它所谓的“失效”和对我们大众消费者所造成的实际影响。

• 摩尔定律，其实它根本就不是一个定律

首先，我们希望大家明白一件事——尽管我们为了传播和理解上的方便，使用了“摩尔定律”这个名称。但实际上“摩尔定律”并不是一个真正的科学定律！

当然，我们不否认“摩尔定律”的提出者戈登·摩尔作为全世界半导体行业的先驱，作为曾经有名的“仙童八叛徒”以及当今芯片巨头英特尔的创始人之一，老先生本人的权威当然是非常高的。但是，即便如此，他所提出的“摩尔定律”依然不是客观存在的自然规律，只是一种经验主义的说法。注意，这可不是我们说的，而是英特尔方面的说法。用英特尔官网上的的原话来说，包含着“摩尔定律”原句的那篇文章（让集成电路填满更多的元件），本质上也只不过是“专家对未来的愿景（The experts look ahead）”而已。

明白了这个道理，那么所谓“摩尔定律的有效性”其实就变成了一个非常吊诡的事情。首先，回顾历史，我们会发现摩尔定律其实在传播的过程中经历过多次“修正”。首先是在1975年，摩尔自己在将“摩尔定律”写成论文提交给IEEE国际电子组件大会时，便将原本理论中的“一年增加一倍”改成了“两年增加一倍”——据他自己说，这是“根据当时的实际情况进行了改动”。而许多人现在所熟悉的“每十八个月增加一倍”，则又是后来的英特尔CEO大卫·豪斯在摩尔定律基础上所做的“魔改”——而且，豪斯不仅将时间改成了十八个月，还将“元件数量增加一倍”曲解成了“性能提高一倍”。

奔腾4处理器的晶体管数量是符合摩尔定律的，但它的性能显然并不符合这一规律

对于半导体产品来说，晶体管数量翻番是不是一定就会带来性能翻倍呢？稍有常识的人都知道不一定。但是，经过大卫·豪斯这么一解释，“摩尔定律”的整个内涵其实就悄然发生了极大的改变：

如果说，原始的“摩尔定律”还只不过是一名行业专家对于业内生产工艺的一种推论，那么扯上了“性能”之后的摩尔定律，就已经变成了半导体行业自我标榜的一种符号——我很先进，因为我一直在进步。与此同时，它也无形中给了商家说服消费者换机的理由——根据摩尔定律，老旧的电脑/手机/游戏机淘汰起来是很快哒，所以赶紧买新的吧！

• 商业化时代的摩尔定律：它早已成为了一种促销手段

当然，不可否认的是，由于摩尔定律作为半导体行业“规则”的存在，它客观上曾经在很长一段时间里促进了整个半导体行业的自我进步，但是，自从“摩尔定律”和消费电子、和商家们促进消费的心理扯上了关系，为了让普通的消费者能够认同这个原本很严肃但其实并不严谨的“定律”，行业大佬们可谓是煞费苦心——一方面，他们将摩尔定律中的“元器件数量”异化成了“性能”，另一方面又反复倒腾原本“在最优的成本下”这句话，将它歪曲解释成了“半导体产品（乃至最终的电脑）的价格”。然而，即便如此，所谓“计算机的性能每十八个月就翻一番，或者价格降低一半”这样的言论看起来依然不够有说服力——特别是这个所谓的“性能”，到底要如何才能让潜在的消费者更直观地感受到呢？

这个时候，有趣的事情就发生了——当计算机CPU还处在单核时代时，厂商们用主频指代了性能；当计算机CPU开始进入双核、四核时代时，“制程数字”被拿来作为摩尔定律的直接指标；而到了如今，当主频、制程的提升都变得越来越困难时，“对飚核心数量、比拼XXXX跑分软件的成绩”又似乎成为了“证明”新时代摩尔定律依然有效的证据。

基于Intel Xeon W3175X 28核处理器和两块RTX2080Ti显卡的最强个人工作站，价格嘛…………

当然，这样变来变去的宣传策略，也同时带来了一些令人意想不到的负面效果——那就是所谓“摩尔定律的失效”。在十几年前，当奔腾4处理器的主频无法再提升的时候，人们开始质疑“摩尔定律是不是已经失效了”？在几年前，当Intel声明新半导体工艺的部署速度已无法再跟上“Tick-Tock”战略的节奏时，又有一些砖家学者开始声称摩尔定律已到极限。至于今天，当我们看到诸如i9-9990XE、RTX Titan这样的旗舰硬件产品相比上一代价格大幅上升时，相信也会有普通消费者产生这样的疑问：不是说好的十八个月之后硬件性能翻倍而价格不变么？是不是摩尔定律早已失效了？

• 摩尔定律失效了？技术上没有，但实际上早已发生

其实，原始的摩尔定律本来就是一种粗暴简单的猜测，它不是什么客观规律。自然也不存在有效没效——之所以在过去的几十年里摩尔定律被大抵认为有效，一方面是源自戈登·摩尔本身的名人效应使人们选择性忽略了它的反例；而更重要的原因，则在于包括Intel、台积电、AMD在内的一系列相关厂商实际上是在主动用自己的产品规划去“支撑”着摩尔定律——支撑着大众消费者对于消费电子的信仰。说得更直白一点，就算有一天，半导体制程真的到达了物理极限，CPU厂商们也一样能够通过多层堆叠之类的技术继续造出更大、更强的产品，继续“证明”摩尔定律依然有效。

但是，你知道么？如果按照现代商业化的思路来解释的话，其实摩尔定律是早就“失效”了的！

这是什么道理呢？很简单，这么多年来，半导体巨头们一直以他们所理解的摩尔定律，告诉我们3C产品技术进步极快、性能一年翻一番、早买早享受、晚买享折扣……但实际上，他们口中的“性能”更多地只是一种理论上的算力，而并不是消费者能够实际感受到的流畅度。

IBM 5100型电脑，在那个时代，所有的电脑用户必然都是大神

之所以会发生这种现象，到还不是芯片厂商们的“锅”，而是我们人类的惰性使然：在戈登·摩尔所处的年代（上个世纪60-70年代），计算机并不普及，而当时能够接触到计算机的人、不是军方的高级技术兵、就是各大科研机构的研究员。他们用着极为复杂的机器码，写出晦涩难懂但运行效率极高的程序，以便它们可以在当时机能孱弱的电脑上运行。

尼克劳斯·维尔特，他同时也是一位知名的软件大神，自然有资格批评现在的程序员

但是，当时间来到上世纪90年代，情况已经不一样了：电子游戏、聊天软件、在线多媒体应用成为了电脑使用者当中最主流的程序表现形式，但一年到两年一换代的个人电脑却反而让专职的程序员们开始变得懒惰。1995年，计算机科学家尼克劳斯·维尔特观察到，由于程序员愈发懒于优化、软件愈发庞大臃肿、加上快速的开发周期带来程序质量的下降、以及软件公司管理的种种问题，软件速度的减慢已经抵消了硬件速度的提升，因此计算机系统一面遵守“摩尔定律”提升理论性能，一方面在实际的消费者可感知的性能上是不升反降的。对此，维尔特刻意用调侃“摩尔定律”的方式来命名自己的发现，将其称之为“维尔特定律”，其内容可以简单地概括如下：

“软件变慢的速度永远快过硬件变快的速度。”