微晶片能有多厲害?

20世紀60年代時,正是電腦革命的初期,有個叫戈登 •摩爾(Gordon Moore)的人(他後來成為英特爾公司的創辦 人之一)注意到了,電腦科技的成長有個不同尋常的特性: 電腦的記憶體(你更儲存的資訊量)總是每隔兩年增加一 倍。自此以後,我們也認識到,幾乎每一種電腦指標——線 路大小、程式處理的速度等——似乎每兩年總要增加一倍。 總體來說,這類觀察常被稱作“摩爾定律”(Moore‘s Law)。

微晶片能有多厲害?

首先,你應該能分辨清楚,摩爾定律不是一個像牛頓的 萬有引力定律那樣是大自然的定律。顯而易見地看到,計 算、資訊處理有關的科技,已發展得非常迅速。我認為它最 突出的地方,是這發展似乎是獨立於所應用的科學技術。 例如,在20世紀60年代後期,沒有人可能預示到現代的微 晶片製造方法與線路設計的方法,然而在那時,其發展速度 和今天的速度不相上下,但與中間發生許多次技術革命卻 無關。

為了讓你明白髮展的速度,我們可以討論技術能力的 衡量標準——我們能刻畫在微晶片上的最小形狀。在20 世紀60年代,我們能畫出的最小線條的寬度大約是20微 米一大致是20萬個原子的距離(1微米等於1公尺的 100萬分之一)。

自此以後,這線條寬度就一直不停地降 低,在20世紀70年代後期積體電路高峰時,達到了 5微米 (大約5萬個原子的距離),在20世紀80年代的個人電腦加微晶片的時代達到了 1微米(大約1萬個原子的距離), 而在今天約是0。1微米——幾百個原子合起來的寬度。 我想不出更好的辦法,來說明摩爾定律獨立於技術這一事 實3作這些線條的“方式”,從20世紀70年代到現在, 已經經歷了好幾場革命了,然而其大小的下降速度,卻似乎 是穩定和不變的。

微晶片能有多厲害?

我們親眼看到過這樣的技術發展,那麼對於未來的電 嗯,我們能有什麼預測呢?我個人的想法是,電腦不大可能 變得比現在小得很多,理由有好幾個。其中之一是,今天強 調的重點不在大型的主機電腦,而在能夠連線起來形成網 絡的小型單元上。在這種情況下,電腦大小的限制並不是 由技術設定的,而是由人類的心理決定。

例如,膝上電腦不 可能變得比現在的小得太多,因為人類手指的大小是如此 ——在目前,你唯一能把資訊輸入電腦的方法是打字。(當 然,這個限制可能會改變,如果電腦能學會遵從聲音命令, 像在科幻電影Star Trek中那樣)。

微晶片能有多厲害?

此外,人類眼睛能輕鬆 閱讀的字母大小,也被我們用來顯示計算結果的螢幕大小 所限制。因此,在一個實際的意義下,微晶片大小的限制, 將不是決定攜帶型電腦大小和重量的因素。重量主要由 (如現在也是如此的)電池的重量所決定,而整體大小,則由 人類手指頭的大小和人類眼睛的銳利程度所決定。

此外,以微晶片而論,我們幾乎已達到了遭遇基本物理 極限的地步了。以能刻畫在微晶片上最小的形狀為例,現 在已在進行中的一些研究計劃,是製造出只有幾百個原子 寬度的線條,但到了這層次,我們就開始遭遇困難了。

例 如,在這麼窄的通道里,很難讓電子轉急彎——它們常常會 從邊上流露出去。這類困難,必然會線上條寬度再變窄後更為嚴重。

此外,還有一個絕對的限制,大約是千分之一微 米(約為一個原子的寬度),也就是摩爾定律預測將於公元 2060年達到的寬度。即使在原理上,也都不可能把比這更小的結構刻畫在矽片上。

微晶片能有多厲害?

我發現,電腦能力成長有個特性特別引人入勝。我們能刻畫出的最小形狀,顯然會影響許多其他數量,比如能放 在單一晶片上的電晶體數量。

如果你對於這關係設立一些 合理的假設,將結果延伸到未來,你會發現,大致在公元2020年到2030年間,我們將能把至少1000億個電晶體放在L顆方肉羹大小的結構裡,這相當於人類大腦裡神經元 的數目。

微晶片能有多厲害?

換句話說,如果未來的電腦技術進步速度還是和 過去一樣,則在本書讀者許多人有生之年內,我們將能(至 少在原理上)製造出一個在大小(如果不是在複雜度)上可 以和人類大腦相提並論的人造系統。

下一步該做些什麼呢?