摩尔定律终结与科学大停滞

摩尔定律是在1965年由Intel公司创始人戈登·摩尔著文提出的，他指出芯片中晶体管的数量每年会翻番，半导体的性能与容量将以指数式增长。1975年，他又修正了该定律为：每隔24个月晶体管的数量将翻番。晶体管数量翻倍带来的好处就是：更快、更小、更便宜。这就引出了摩尔定律的经济学效益，因为对芯片来说，集成度越高，晶体管的价格就越便宜。这样一来，芯片上各部分的成本会随着技术的发展不断的下降。

那么，摩尔定律是否能一直这么持续下去呢，而半导体产业的钱也是否能一直这么好赚呢？显然，答案是否定的。曾有人把科学领域比作一个果园，而科学革命、技术革命则是科学家们栽下的果树，革命后的几年甚至几十年，在另一次革命发生之前，人们只是在摘前人载的果树上的果实。而到了人类科技的瓶颈期，就像是果园里所谓“低垂的果实”都已经被摘完了，剩下的全都是难摘的果子。正如现在将近末期的摩尔定律，集成电路的发展也不会像以前那样一帆风顺，继续沿一条路发展的难度会越来越高，生产成本的降低也变得不再那么容易。摩尔定律的提出者戈登·摩尔提到，这将会是一个技术消亡的问题，终究会达到物理极限，人们不可能继续将晶体管做得更小，而这就是摩尔定律真正终结的时候。如果没有发生再一次科技革命的话，未来很可能是一个科技发展的停滞时期，到那时，或许人们并不会发觉什么，或者只是发现自己生活中所用的产品的不再像以前那样更新得那么快了，其实从实质上产业的成长是相应的明显放缓了，产品的更换周期也延长了，这些都是科技大停滞的结果啊。

但也有的人说，我们从小都知道，人类现在处于科学大爆炸的时代，这不是胡说八道吗？其实准确来说，现在的时代，应该是信息科技大爆炸的时代。19世纪蒸汽机的出现及改进是一次科学革命，但如果仅仅是使用蒸汽机，人们是无法依靠这些动力推动飞机上天的，而内燃机的出现，能源的改变使得人们有能力造出飞机，实现飞天的梦想，这也是一次科学革命。而到目前为止，人们仍是依靠化学燃料驱动汽车、飞机以及火箭的发动机。从一点说，人们的速度在最近的一段时期并没有一些明显的突破，在历史中，依靠的是牛、马等畜力，后来有了汽车，再到后来，飞机出现了，逐步接近音速，已经很快了。但一切到此为止，上个世纪70年代，从伦敦到纽约的飞行时间是8个小时，现在仍然是8个小时。如果没有找到新的能源作为动力，这一点就不可能被突破。仅依靠现在的化学燃料作为动力，人类或许永远都无法飞出太阳系，永远被困在这里。科技的发展，在这方面上是没有发生本质上的改变的。在计算机行业同样，没有科学革命，大家依旧只是沿着老前辈的道路前进，硅还是那个硅，终会有一天“好摘的果实”都摘完了，人们就更能感受到科技大停滞这件事了。

在集成电路这一方面的停滞，这棵果树的“果实”什么时候被摘完即晶体管大小达到极限的时候。而晶体管的大小为什么会存在极限主要有两点原因，一是当晶体管越来越小的时候，需要的技术要求也越来越高，相应的成本会提升，在不能压低成本的情况下，即无法进行批量生产，也就是经济原因形成了一个极限。而另一个原因是物理原因，首先硅原子的直径是0.3nm，似乎从道理上来讲把晶体管做到1nm的尺寸是有可能实现的，但谁知道在把晶体管做得更小的时候会不会受到量子理论的影响呢，而影响更为显著的是硅材料自身所带电阻的问题，存在电阻即存在发热，元件做得越小似乎越容易受到该问题的影响，器件的发热也使得元件更容易老化和损坏。关于这一点，人们的出路或许是在寻找一些可替代硅的新材料上。就如2013年我国研究团队首次观测到的一种不需要外加超强磁场而实现量子霍尔效应现象，也就是能使得该材料在某个方向上出现电阻为零的情况，并称之为反常量子霍尔效应。去年诺贝尔物理学奖三位得主大卫·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特就发现了能够在拓扑绝缘体里掺杂金属铬来做出实现反常量子霍尔效应的材料来。无需超强磁场并能实现零电阻，该种材料的特性是多么的具有吸引力啊。至于这种材料在目前制得的成本或技术如何，感觉有望成为日后的热点问题！而新一代的技术革命，也是否有可能由此入手呢？值得期待。

虽然这里说现在正处于一个科技大停滞时期，但这大停滞这一个事情存在不存在，不是我们说了算的。信者，或感悲伤。而不信，则可以让我们有更多行动的可能，依靠希望来指引大家继续前行。最后引用一下罗胖的话，对科学大停滞的一些看法。

“任何一个人，一个公司，一个国家，一个文明，如果处在一个顺风顺水的发展阶段，其实就已经进入了某种范式，某种思维和路径的框架。突破性的进展，不能建立在现状的延长线上，它只能建立在对现有框架、路径和范式的破坏上。”

下一次的科技革命又会出现一个什么样的定律，另外又会给人类带来怎样的变化，让我们都期待和幻想一下，也希望能在有生之年共同见证！