文 | 邱晓芬
编辑 | 苏建勋
封面来源 | 英特尔官网
据外媒报道，英特尔联合创始人戈登·摩尔于当地时间3月24日去世，享年94岁。作为一名科学家，戈登·摩尔提出了影响半导体行业50年的“摩尔定律”，带领经芯片晶体管数量从几千个到十几亿的跨越。他又不仅仅是一名出色的科学家，如他的追求所言，探寻科学精神在商业世界的落地。于是，在他的职业生涯中，经历了从肖克利实验室“叛逃”到仙童半导体，再到创办英特尔，带领英特尔从存储芯片巨头到开启PC时代的传奇。一条小小的摩尔定律，成就了英特尔成为市值千亿的公司，驱动着半导体行业发展。摩尔定律本质上给半导体行业玩家划定了一条生死线。如果企业不能在18个月的周期内完成一次性能完美升级，将会被行业竞争对手淘汰。市场的充分竞争，受益的永远是用户。单位面积芯片晶体管数量越来越多，芯片的计算速度才会越来越快，叠加在芯片上的功能日益丰富，电脑也从只能进行简单运算、并且需要一整个屋子的占地面积，进化到如今能掌上办公/娱乐等等的计算平台。但更重要的是，在摩尔定律的带动下，存储芯片在内的半导体价格每年以30%的幅度下降。戈登·摩尔所开启的半导体平价化时代，裹挟着信息时代和当代经济，滚滚向前。《摩尔神话：硅谷数字革命先驱的传奇人生》一书中这么写道：人类的技术史上，硅晶体制造带来的革命性影响，与蒸汽铁路、汽车、飞机比肩。如今的人从没惊叹于半导体史无前例的增长节奏，因为他们对于这种增长早已司空见惯。戈登·摩尔已逝，半导体所驱动的信息世界永不落幕。他的宝贵遗产，“摩尔定律”的光辉闪烁了五十年，至今，光芒依旧。
数度叛逃，“淘气孩子的奇迹”
对于获得化学专业学士学位、又手握物理学博士学位的戈登摩尔来说，他的追求是，所学能够不止停留在象牙塔，还要发挥出知识相应的价值。但这在他的职业生涯早期，落地路线并不清晰。戈登·摩尔从加利福尼亚大学毕业后的第一个去处是，在约翰斯普金斯大学的应用物理实验室工作，观察的方向是“红外线吸收形状”。从事基础物理研究的他，彼时收入颇丰。戈登·摩尔将精密计算的习惯也用在了职业生涯思考上：发表一篇论文，一个单词能帮他创造5美元的收入，这让他生活无忧，却十分彷徨。两个疑问在心中浮现：“谁会读这些文章？政府和公众如何从这些文章中获得相应价值？”于是几年后，戈登·摩尔在收到集成电电路发明者威廉·肖克利的邀请后，很快加入了他的半导体实验室。天才科学家一直是投资机构热捧的对象，但当实验室技术想要落地到商业世界，创业者往往需要补充产品思维、销售能力等等——这并不是擅长理论研究的科学家所擅长的。肖克利尽管是一名伟大的科学家，但是他的实验室在持续了多年依旧没有合适的产品推出，管理风格又过于暴躁，于是折戟在泥泞的商业世界中。将技术与商业思维结合，是戈登·摩尔在肖克利半导体实验室最大的收获，并且贯穿在他日后的创业生涯中。在这间实验室，他的另一项意外之喜是，遇到了日后共同创办英特尔的合作伙伴罗伯特·诺伊斯。1957年，戈登·摩尔以及罗伯特·诺伊斯，还有实验室的另外六位科学家，决定“叛逃”，创办了仙童半导体公司。没有人想到，肖克利当时嗤之以鼻的“硅谷八叛徒”，日后成就了如今的硅基半导体世界。在仙童半导体公司，摩尔做的方向是在他们肖克利实验室并不被采纳的尝试——用硅基材料代替锗基材料制造半导体。相比于锗材料，硅基材料更稳定、原材料也更易得。这家被人们称为“淘气孩子的奇迹”的公司，创造了奇迹。在仙童半导体公司，摩尔等人将硅晶体管用在了IBM公司的电脑存储器上，成立的短短十年间，这家公司的营业额已经接近2亿美元。在当时，这是一项天文数字。不过，1965年摩尔无意间的一项发现，彻底改变了他的命运。他决定再一次叛逃。“淘气孩子的奇迹”再次延续。
一条定律，造就的千亿市值公司
1965年第35期《电子》杂志上一篇短篇论文，又一次改变了半导体的历史。摩尔在文中大胆预测，集成电路上的电子管将会越变越小，因此数量每2年就会翻一倍。随后，他又进一步做出更加精准的预测，将“2年”的表述改为“18个月”。与摩尔定律相对应的是，谷歌的前CEO埃里克·施密特的反摩尔定律，指出了，如果一个IT公司今天和18个月后卖掉同样多的产品，那么他的营业额就要降一半。这两项定律，为所有的半导体公司指定了正确的研发节奏和思路。仙童半导体公司的盛况没有持续太久。1968年，在加州一栋破旧的楼房中，摩尔和诺伊斯成立了英特尔公司，依旧延续了硅基存储器的方向。摩尔也尝试将摩尔定律融入到了新公司的商业模式中。在摩尔定律的指导下，英特尔找到了一个绝佳的发展模式：每年都会投入大量的钱用于技术创新，每18个月，这家公司的产品就会有一次颠覆式创新，通过技术创新，公司从市场上收割高额利润，再滚动投入下一次的研发周期。摩尔深知，只有“自我革命”，才能在激烈的市场中站稳脚步。在“摩尔定律”的驱动下，英特尔从64位双极处理器开始做起，一年之内，又推出了256位大容量半导体，18个月内，又推出了更大容量的1KB存储器芯片。这些芯片的价格更便宜且存储信息量更大，存储的时代从以前熟知的磁带存储，切换至半导体存储。成立短短4年间，英特尔的销售额就超过了2000万美元。 保持摩尔定律并不是英特尔牢不可破的壁垒，存储芯片的竞争向来风起云涌。存储器芯片市场有着明显的大宗商品特点，终极赛点是存储容量和价格，因此各家产品的差异度不高，市场用户的忠诚度也不高。存储芯片的巨头宝座在过去数十年的频繁流转也可以证明这一点——从美国到韩国、日本、再到如今美日韩三国鼎立。存储芯片第一波竞争，序幕是在上世纪八十年代年拉开的。在英特尔推出的8087芯片之后，日本公司松下很快拿出了一块包含晶体管元件更多、造价更低的芯片。东亚的举国之力，存储芯片力量迅速崛起，成为英特尔成立以来最大一次挑战。不过，在摩尔看来，改变正恰恰是人生最快乐的事情。在摩尔的主持下，英特尔做了一项艰难的决定：将发展重点从存储芯片切换到PC。这次惊险一跃，日后也被证实是一项极其正确的转型。从80386处理器开始，英特尔在1987年成功推出比IBM的个人计算机运算速度快数倍的836计算机，到了1993年，英特尔又推出了自己的第五款CPU产品“奔腾”。此后，“奔腾”CPU和微软的windows95实现软硬件绑定，win-tel联盟是一道铜墙铁壁。有了微软的支持，英特尔的芯片席卷全球，成为最大的芯片制造商。“奔腾的芯”，让摩尔主导的英特尔在几十年间，避开了日韩存储芯片的锋芒，专注于引领PC时代的飞速发展。摩尔把握住了摩尔定律，罗伯特·诺伊斯则惊喜启动了晶体管制造的外包模式，安迪·格鲁夫则承担着起前两者并不擅长的公司管理，把握航向。英特尔三巨头的组合，使得英特尔能够在很长一段时间内，用低价格推出性能改进芯片，并且找到了够消化这些芯片的消费电子市场。这家公司的成功，是技术、商业、管理的合力结果。
寻找下一个摩尔
戈登摩尔所提出的摩尔定律，是这场半导体革命的推手，戈登·摩尔本人也成是最终的赢家。2020年，戈登·摩尔以103亿美元的财富，位列《2020年福布斯美国富豪榜》第48位。但是，在提出摩尔定律之初，摩尔对于定律的生命力略显谦虚。他一度认为，摩尔定律不会一成不变，“每隔10-15年就会变化一次"，尤其是随着半导体晶体管在有限面积上呈现指数型增长的情况下——在过去的五十年间，在摩尔定律推动下，芯片上集成的晶体管从几千激增到十几亿。如今的摩尔定律尽管还在发挥作用，局限性已经日益凸显。首先，芯片迈进4nm甚至更小的尺寸，已逐渐逼近物理极限，不管是与此匹配的光刻技术、信号处理能力等等参数，都难以在极小尺寸上正常发挥。进入量子领域之后，原来传统物理学的理论即将失效。其次，从经济的角度，后摩尔时代下，先进制程生产成本也是企业难以企及的。先进制程对于芯片的生产环境、设计、调试的要求也更高，成本也在呈现指数型增长。数据显示，一条 90nm 制程芯片的生产线建设成本为20亿美元，而20nm的芯片，成本达到 67 亿美元，翻了三倍多。此外，还有需求问题。就算有企业愿意持续砸钱攀登摩尔定律极限高峰，行业还需要找到手机之后、能装下这些先进芯片的消费电子领域。而对于多数企业来说，中等处理器大部分已经能够满足当下的大部分需求。伴随着戈登摩尔在2006年退休、离开英特尔舞台，英特尔的摩尔时代似乎正在逐渐翻篇。在后摩尔时代，英特尔在芯片制程的更新迭代时间，甚至是命名方式都出现了一定的灵活调整。肉眼可见的是，英特尔在先进制程上的追赶速度变慢了。英特尔曾今用“tick-tock”模式概括自己的先进制程工艺追赶进程，这个名称源于时钟秒针行走时的声响，一个“tick”代表更新制程工艺，“tock”表示架构提升。在戈登·摩尔退休后的第八年，正式进入14nm时代的英特尔，将18个月的更新周期调整为了3年，在原来的“tick-tock”模式中，增加了一年的芯片优化器。而实际上，事实是，英特尔实际的10nm的技术从2017年拖到2019年，7nm也从2019年拖到2022年下半年投产。甚至在2021年，英特尔推翻了先进制程的命名方式，放弃“纳米”转向“埃米”，用Intel 7、Intel 4的称呼来代指原来的10nm、7nm技术。戈登·摩尔留下的遗产，在英特尔内部依旧有效。英特尔CEO帕特·基辛格此前在接受媒体采访时表示——对于未来十年走向超越1纳米节点的创新，英特尔有着一条清晰的路径。“在穷尽元素周期表之前，摩尔定律都不会失效。”但摩尔所创办的英特尔，还在等待下一个摩尔，以及后摩尔时代之下，正确的生存姿态。