摩尔定律由谁来接棒？

其结果是硅谷专家已经形成了一个共识，摩尔定律正在接近终结。管理着硅谷的一家分析机构的Linley Gwennap 说："从经济角度来说，摩尔定律已经死了。"IBM研发负责人Dario Gil也有着类似的坦率："我绝对可以这么说，计算的未来不再只能取决于摩尔定律了。"前英特尔芯片设计师Bob Colwell则认为，到2020年代初业界也许还可以把芯片做到元件间隔只有5纳米大小——"但你很难说服我还能做得小很多"。

换句话说，过去50年以来最强大的一股技术力量很快就要走到终点。以为计算机仍将以令人窒息的速度变得越来越好越便宜已经成为大家对未来根深蒂固的想法。从无人车到更好的人工智能乃至于永远更吸引人的电子产品，它构成了许多有关技术方面预测的基础。摩尔定律的终结并不意味着计算机革命就会停滞。但它的确意味着未来几十年的样子会跟过去几十年很不一样，因为替代者当中没有一个能像过去半个世纪的持续大瘦身那般，如此的可靠，如此的可重复。

智能手机蕴藏的计算能力超过1971年是整个国家的总和，充电一次就可以跑一整天

摩尔定律让计算机变小了，从一头挤满整个房间的巨头变成了一块苗条到可以放进兜里的平板。摩尔定律还让计算机变得更省了：一部蕴藏的计算能力超过1971年整个国家总和的智能手机充电一次就能用上一整天。但它最出名的效应还是让计算机变得越来越快。到2050年，也就是摩尔定律变成古代史的时候，工程师必须运用一连串手段才能让计算机越来越快。

有些胜利比较容易取得。更好的编程就是其中之一。摩尔定律过去令人窒息的节奏使得软件公司几乎没有时间对自己的产品进行合理化。他们的客户每隔几年就会购买更快的机器，这一点又进一步弱化他们优化软件的动机：加速执行拖沓的代码的最简单方式就是等，等硬件用1、2年的时间跟上就行了。随着摩尔定律前进的步伐开始放缓，计算业著名的短产品周期可能就要开始延长了，这让程序员有了更多的时间去打磨自己的工作。

另一条路子则是牺牲通用的数学计算能力，设计专用的硬件芯片。现代芯片开始采用专门的电路设计来加速一些常见的任务，比如电影解压、执行加密或者用于视频游戏的复杂3D图像绘制所需的复杂计算。随着计算机扩散到了各种各样的产品内，此类专门芯片会变得非常有用。比方说无人车，对机器视觉的利用会越来越多，也就是计算机学会对现实世界的图像做出解析，对对象进行分类并且析取信息，而这是对计算要求很高的任务。专门电路可提供重大的性能提升。

IBM认为3D芯片可让设计师将目前占到一栋大楼的超级计算机的尺寸缩小到一个鞋盒那么大。

然而，计算要想以人人习以为常的高速度改进下去的话，就需要更激进的改变。让摩尔定律延续下去的想法之一是把它放入到第三个维度。现代芯片基本上都是扁平化的，但研究人员正在研究新的玩法，把元件堆叠起来。即便此类芯片的封装无法再缩小，堆焊将让他们的设计师装填更多的元件，就像面积一样的高层建筑能比低层建筑容纳更多的人一样。

首款此类设备已经面世：韩国的微电子巨头三星销售的一款硬盘，其内存芯片就是堆叠了好几层的。这项技术前景非常可观。

现代计算机把内存设计离处理器只有几厘米的距离。对于硅晶体来说，几厘米就是很远的距离了，意味着只要需要获取新数据就会有重大的延迟。3D芯片可能可以通过处理逻辑层与内存层梅花间竹的方式消除这一瓶颈。IBM认为，3D芯片可让设计师将一台目前挤满一栋建筑的超级计算机缩小到一个鞋盒的大小。

但要想让这一办法见效需要一些根本性的设计改变。现代芯片跑起来已经发烫，需要散热片和风扇来将其冷却。3D芯片情况可能会更糟，因为可用来散热的表面区域增长的速度会比发热来得更慢。出于同样的原因，让足够的电子和数据进入这样一个芯片来保持供电以及提供用于处理的数字也会遇到问题。IBM的鞋盒超级计算机也因此需要液冷机制。微通道会注入到每一块芯片内，让冷却的液体可以流过去。与此同时，该公司认为冷却剂也可兼作电源。其想法是用它来作为液流电池的电解液，而电解液会流经固定电极产生电能。

还有更另类的想法。量子计算建议利用有违直觉的量子力学规则来开发机器，不管之前解决起来有多快或者多高科技，这种机器可以比任何传统计算机快得多的方式来解决特定类型的数学问题（但对于许多别的问题来说，量子机器将毫无优势）。其最著名的应用是破解一些密码，但它们最重要的应用也许是精确模拟化学过程的量子细节，这个问题在制造和工业方面有成千上万中用途，但传统机器