it领域的摩尔定律_裴蜀定理

最早看到这个现象的是英特尔公司的创始人戈登·摩尔（Gordon Moore）博士。早在 1965 年，他就提出，在至少十年内，集成电路的集成度会每两年翻一番。后来，大家把这个周期缩短到十八个月。现在，每十八个月，计算机等 IT 产品的性能会翻一番；或者说相同性能的计算机等 IT 产品，每十八个月价钱会降一半。虽然，这个发展速度令人难以置信，但几十年来 IT 行业的发展始终遵循着摩尔定理预测的速度。

一九四五年，世界上第一台电子计算机 ENIAC 的速度是能在一秒钟完成 5000 次定点的加减法运算。这个三十米长、两米多高的庞然大物，重 27 吨，耗电十五万瓦。今天，使用英特尔酷睿的个人电脑计算速度是每秒 500 亿次浮点运算，至少是 ENIAC 的一千万倍，体积耗电量就更不用比了。而当今（2007 年 6 月）世界上最快的计算机 IBM 的蓝色基因（BlueGene/L），速度高达每秒钟三百六十七万亿次浮点运算，是 ENIAC 的七百三十四亿倍，正好是每二十个月翻一番，和摩尔定理的预测大致相同。尽管计算机的速度如此，存储容量的增长更快，大约每十五个月就翻一番。1976 年，苹果计算机的软盘驱动器容量为 160KB，大约能存下 80 页的中文书。今天，同样价钱的台式个人电脑硬盘容量可以到 500GB，是当时苹果机的三百万倍，可以存得下北京大学图书馆藏书的全部文字部分。不仅如此，这十几年来，网络的传播速度也几乎是按摩尔定理预测的速度在增长。十三年前，我有幸成为中国第一批上网的用户，那时还是通过高能物理所到斯坦福大学线性加速实验室的一根专用线路和互联网相联，当时电话调制解调器的速度是 2.4K，如果下载谷歌拼音输入法需要八个小时。现在，商用的 ADSL 通过同样一根电话线可以做到 10M 的传输率，是十三年前的四千倍，几乎每年翻一番，下载谷歌拼音只要十秒钟左右。在世界经济的前五大行业中，即金融、信息技术（IT）、医疗和制药、能源和日用消费品，只有 IT 一个行业可以以持续翻番的速度进步。

人们多次怀疑摩尔定理还能适用多少年，就连摩尔本人一开始也只认为 IT 领域可以按这么高的速度发展十年。而事实上，从二战后至今，IT 领域的技术进步一直是每一到两年翻一番，至今看不到停下来的迹象。在人类的文明史上，没有任何一个其它行业做到了这一点。因此，IT 行业必然有它的特殊性。

和任何其它商品相比，IT 产品的制造所需的原材料非常少，成本几乎是零。以半导体行业为例，一个英特尔的酷睿双核处理器集成了二点九亿个晶体管，三十年前的英特尔 8086 处理器仅有三万个晶体管。虽然二者的集成度相差近一万倍，但是所消耗的原材料差不太多。IT 行业硬件的制造成本主要是制造设备的成本。据半导体设备制造商 Applied Materials 公司介绍，建一条能生产 65 纳米工艺酷睿双核芯片的生产线，总投资在 20 到 40 亿美元。去年，英特尔公司的研发费用为六十亿美元。当然，我们不能将它全部算到酷睿的头上，但是英特尔平均一年也未必能研制出一个酷睿这样的产品，所以它的研发费用应当和英特尔一年的预算相当。假如我们将这两项成本平摊到前一亿片酷睿处理器中，平均每片要摊上近一百美元。这样，当英特尔公司收回生产线和研发两项主要成本后，酷睿处理器就可以大幅度降价。去年英特尔处理器销量在两亿片左右，因此，一种新的处理器收回成本的时间不会超过一年半。通常，用户可以看到，一般新的处理器发布一年半以后，价格会开始大幅下调。当然，英特尔的新品此时也已经在研发中。

摩尔定理主导着 IT 行业的发展。首先，为了能使摩尔定理成立，IT 公司必须在比较短的时间内完成下一代产品的开发。这就要求，IT 公司在研发上必须投入大量的资金，这使得每个产品的市场不会有太多的竞争者。在美国，主要 IT 市场大都只有一大一小两个主要竞争者。比如，在计算机处理器芯片方面，只有英特尔和 AMD；在高端系统和服务方面，只有 IBM 和太阳；在个人电脑方面，是惠普和戴尔（戴尔这个有点奇怪，它的研发投入大么？）。其次，由于有了强有力的硬件支持，以前想都不敢想的应用会不断涌现。比如，二十年前，将高清晰度电影（1920 x 1080 分辨率）数字化的计算量连 IBM 的大型机也无法胜任；现在，一台笔记本大小的 Sony 游戏机就可以做到。这就为一些新兴公司的诞生创造了条件。比如，在十年前，不会有人去想办一个 YouTube 这样的公司，因为那时候网络的速度无法满足在网上看录像的要求；现在 YouTube 已经融入了老百姓的生活。同样，现在的研发必须针对多年后的市场。我们不妨往后看十年，如果我现在提出十年后每家上网的速度将提高一千倍，也许有人觉得我疯了。事实上，这是一个完全能够达到的目标。如果做到了这一点，我们每个家庭可以同时点播三部高清晰度、环绕立体声的电影，在三个不同的电视机上收看。还可以随时快进和跳跃到下一章节，在任何时候停下来后，下次可以接着看。在看三部电影的同时，我们可以把自己的照片、录像和文件等信息存到一个在线的服务器上，从家里访问起来就如同存在自己本机上一样快。这并不是我自己杜撰出来的幻想，而是思科（Cisco）和微软等公司实施的 IP TV 的计划。再次，现有的 IT 公司必须有办法消除摩尔定理带来的不利因素，即每十八个月价格降一半。这一点，我们在接下来的两节中在讨论。

1. 【分享】IT产业中的三大定理（二） —— 安迪&比尔定理 （Andy and Bill’s Law）
2. 【分享】IT产业中的三大定理（三） —— 反摩尔定理 （Reverse Moore’s Law）