想象一下,您身处见证一项将深刻改变人类文明的发明诞生的房间里。戈登·E·摩尔就在那里;25年前,他监督了将第一台“计算机放在芯片上”的项目。
作为硅谷一家名为英特尔公司的初创企业的联合创始人,摩尔见证了一项又一项技术实力的壮举,这些壮举维持了计算机算力的几何级增长,这种增长如此规律,您几乎可以按它来校准您的手表。这种增长是如此可预测和重要,它已被奉为定律——“摩尔定律”。早在1965年,摩尔就注意到微芯片的电路密度(以及因此它们的潜在计算能力)大约每年翻一番。
摩尔于1989年从英特尔董事长职位退休。1990年,他从时任总统乔治·布什手中获得了国家技术奖章。现在70岁的他,仍然每周在他的英特尔老隔间里工作几天。1997年9月,摩尔抽出时间与《大众科学》西海岸编辑W·韦特·吉布斯进行了交谈。他们的广泛讨论分为四个部分呈现。
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在第一部分中,摩尔描述了他如何差点学习核弹而不是微芯片,他如何帮助创建一家数十亿美元的公司,以及他如何从日本投资者手中骗取了微处理器的权利。第二部分回顾了摩尔定律的发现以及他对它开始面临的强大技术障碍的看法。
在第三部分中,摩尔描述了英特尔工程师正在开发的保持计算机革命持续发展的技术诀窍。在最后一部分,摩尔揭示了他对未来10年计算机发展的预测。
第一部分:微处理器的诞生
大众科学: 您年轻时对科学比对工程更感兴趣吗?
戈登·摩尔: 是的,从初中开始我就决定要成为一名化学家。我不太清楚化学家是做什么的,但我坚持了下来,并获得了物理化学博士学位。我毕业后的第一份工作是在约翰·霍普金斯大学的应用物理实验室做基础研究。然后威廉·肖克利[半导体的共同发现者]找到了我。
大众科学: 那么,请告诉我约翰·霍普金斯大学的情况。您当时在从事武器研究和军事研究吗?
戈登·摩尔: 我没有参与武器研究。在应用物理实验室里,有一个他们称之为研究中心的地方,它本质上是在进行基础研究……嗯,几乎是对我们感兴趣的任何事物进行研究。我当时在研究红外吸收线的形状以及一些火焰的光谱研究。
大众科学: 您为什么对那份工作不满意?
戈登·摩尔: 首先,我所在的团队正在解散,我的两位老板都要离开。我开始计算[从实验室发表的]文章中每个单词的成本,并认为每字5美元,我不确定政府是否物有所值。我不知道是否有人甚至在读它们。
我决定我真的想更接近一些具有实际应用的东西。我正在寻找一些可以带来实际产品的技术性的东西。我不太清楚是什么。
我在几个地方面试过,其中一个是这里的劳伦斯·利弗莫尔实验室,并考虑将热核装置作为一种实际应用。实际上,肖克利就是在那时得到了我的名字。他们向我发出了聘用邀请,我决定接受核爆炸检查员的职位。
大众科学: 那就是这份工作的内容吗?
戈登·摩尔: 基本上是这样。肖克利获准查阅利弗莫尔实验室的文件,其中记录了所有他们发出过聘用邀请或被拒绝的人。他认为他的新机构需要一位化学家;化学家们在他贝尔实验室的团队中证明了他们的用处。所以这就是他找到我的方式。我没有任何半导体方面的背景。但我至少知道肖克利是谁,因为我在华盛顿听过他的演讲。
大众科学: 那么这份工作不需要相关背景吗?
戈登·摩尔: 不,在那个年代,周围没有太多人真正了解半导体。
大众科学: 肖克利那边发生了什么?那份工作似乎也没持续多久,是吗?
戈登·摩尔: 我在那里待了大约一年半。我们摆弄着,试图制造一些器件。然后肖克利改变了方向。当我刚开始为他工作时,他正在考虑制造晶体管。但后来他决定制造一种相当晦涩的器件,叫做四层二极管。主要是因为肖克利是一位技术天才,但他真的不太了解人际交往。他在内部惹出了很多麻烦。
我们一群人最终绕过肖克利,试图把事情理顺。我们去找了阿诺德·贝克曼,他的资金来源。我们认为我们取得了相当大的进展。但贝克曼最终告诉我们,肖克利是老板,我们只能学会与他共处。
大众科学: 听起来有点像叛变。
戈登·摩尔: 嗯,是的,我的意思是我们已经彻底决裂了。所以在做了那件事之后,我们八个人觉得我们真的必须离开,去别的地方。我们不希望长期处于那种境地。我们后来被称为“叛徒八人组”以及其他各种称呼。我们创立了仙童半导体公司。
大众科学: 当时已经有一家仙童公司在制造其他东西,对吧?
戈登·摩尔: 仙童摄影器材公司为其提供了支持。更完整地说,我们坐下来,拿着一份《华尔街日报》,浏览纽约证券交易所的公司,看看哪些公司可能愿意开展半导体业务。我们确定了大约35家公司。我们当时打交道的投资银行家,其中一位名叫亚瑟·洛克,当时是哈佛商学院的毕业生和一位高级合伙人,他去联系了我们确定的所有公司,但他们都拒绝了,甚至都没有与我们小组进行交谈。
然后他们找到了舍曼·仙童,他是仙童摄影器材公司和仙童飞机公司的创始人,他喜欢技术。他把他们介绍给了当时管理仙童摄影器材公司的人。他们派了一位代表来和我们谈话,并决定支持我们创立一家新公司。
大众科学: 那么现在您有了自己的公司,但那似乎也没有完全成功。
戈登·摩尔: 那里有很多在职学习的机会。它在技术上非常成功,我们从中发展了一个相当大的业务。几年后,当他们行使期权将其买断时,它成为了仙童公司的一个部门。我们的部门大约有30,000名员工和1.5亿美元的收入。所以这是一个相当成功的运营。
但是,在母公司中发生了一些我从未理解的变化。他们在六个月内解雇了两名首席执行官。他们解雇了第一位,并任命了我们与之打交道最多的人。然后他也离开了,他们开始尝试用董事会的三人委员会来管理公司,同时开始在外部寻找新的总裁。
罗伯特·诺伊斯[仙童半导体公司和后来的英特尔公司的联合创始人] 是合理的内部候选人,但他对事情的发展方式不太热衷。我能看出公司将发生很大的变化,因为他们从外部聘请了人。
所以我决定宁愿在变化之前离开,也不愿在变化之后离开。而且我对我正在做的事情有点沮丧。我当时在管理实验室,而且越来越难将研究成果转移到生产制造中。
大众科学: 墙壁越来越高了吗?
戈登·摩尔: 是的,墙壁越来越高。制造部门的人技术能力越强,他们就越不愿意接受来自实验室的技术所必须做的事情。因此,由于这些事情的汇合,鲍勃决定辞职,我也决定辞职。
大众科学: 那时你们两人关系很密切吗?
戈登·摩尔: 自肖克利时代早期以来,我们就一直在一起工作。他星期五去肖克利那里上班,我是在接下来的星期一到的。在仙童公司,一开始我们是平级,然后他成为部门总经理,所以他做了很长时间我的老板。
大众科学: 传说鲍勃在他家的打字机上打了一份简单的英特尔一页商业计划书。这实际上是真的吗?
戈登·摩尔: 楼下有一份副本。它绝对什么都没说。它完全而且极其模糊。我们的计划比它暗示的要更具体一些!
我们对英特尔的想法是尝试制造复杂的集成电路。问题在于,当您定义复杂的集成电路时,它们往往是独一无二的——您知道,在一个计算机系统中只使用一次或类似的东西。我们认为半导体存储器是一个机会,可以制造出复杂的东西,并将其出售给各种数字应用。
所以那是我们首先追求的东西。那真的是我们商业计划的基础。然后我们正在寻找其他具有相同特征的产品,即可以大批量生产的复杂芯片。
电子计算器的想法当时才刚刚兴起。我们开始寻找一家可以合作的计算器公司。但我们有点晚了——您听说过的所有计算器公司都已经与一家半导体公司捆绑在一起了。
所以我们找到了 Busicom,这是一家日本初创公司——本身就是一家特殊的公司,资金不太充足。但他们想在科学计算器领域建立业务,并且他们正在寻找一家半导体合作伙伴。他们实际上带着为其计算器系列完成的所有逻辑设计而来,大约有 13 种具有相当复杂性的芯片。
大众科学: 他们完成了所有的设计工作?
戈登·摩尔: 他们完成了所有这些芯片的设计工作。我们有一个小型工程团队,大多数人都忙于存储器电路,所以我们没有太多工程人员可以投入到这样的事情上。要完成 13 种不同的复杂定制电路,远远超出了我们能够应付的范围。
然后,我们负责研究这件事的人员之一,泰德·霍夫,研究了他们试图做的事情,并告诉我们,使用通用计算机架构,他认为他可以完成他们所有的计算器。除此之外,我记得他还建议将电梯控制和交通灯控制作为两个具体的应用——这也将是一个通用控制器。
他的真正洞察力在于看到这可以用与我们当时正在制造的 MOS [金属氧化物半导体] 存储器电路大致相同的复杂度来完成。因此,单芯片计算机的想法在行业内被讨论,但在遥远的未来,只是一种“总有一天”的想法。但泰德看到我们已经到了可以实际做到这一点的地步。
大众科学: 他的洞察力是看到您实际上不需要像行业人士认为的那么多元件,还是事实上您现在已经拥有足够的元件了?
戈登·摩尔: 可能两者都有一点。他一直在使用旧的 DEC PDP-8,这是一款相对硬件效率高的计算机,他对它非常了解。所以他知道一些用于提高硬件效率的技术。他只是认识到,使用与存储芯片大致相同的复杂度,您就可以制造一个简单的处理单元。这把项目规模缩小到可以接受的程度,因为您只需要设计一个特殊芯片,而不是十几个左右,以及几个存储器,它们只是我们正在做的东西的变体。所以这将其缩小到我们可以实际尝试的程度。
然后我们的问题变成了向 Busicom 推销这个想法——让他们放弃他们所做的所有设计工作,并从硅谷这里一家小型初创公司重新开始。我记得我们非常忐忑地面对那次会议。Busicom 的首席技术人员带着他的一位工程师来拜访我们。我们进去并就此进行了推介,预计会遇到很多阻力,但他却说:“好的,我们就按你们的方式做。”
大众科学: 他毫不怀疑你们能够成功完成这件事吗?
戈登·摩尔: 一点也没有,更重要的是,他没有提出任何替代方案。他立即同意了,这真的让我感到震惊。我以为我们会面临一场非常艰难的推销工作。
大众科学: 您是否已经在心里想过:“哇,这是提升我们业务的好方法——真正为我们资助一个研发项目,因为我们可以生产出这些东西的不同版本并将其出售给其他人?”
戈登·摩尔: 嗯,最初我们将其视为进入计算器业务的一种方式。我们知道它具有超越计算器的潜力,因为泰德首先指出了这一点。但这只是我们可以大批量生产的另一种芯片。
事实上,在开发完成的方式中,Busicom 支付了部分开发成本,因此拥有该设计的权利。所以在最初,我们无法将它出售给这些其他应用。
然后 Busicom 在计算器业务中遇到了很大的成本压力,并希望获得更低的芯片价格。我们在 1971 年 2 月初开始发货这些芯片。Busicom 想要更低的价格,而我们想要更高的销量。我们谈判达成了一项协议,如果我们能够获得出售该芯片用于其他应用的权利,我们就给他们更低的价格。
所以我们通过给他们更低的价格,获得了非计算器应用的权利。然后最终,当 Busicom 陷入更深的财务困境时,我们基本上把他们的 65,000 美元还给了他们,并获得了该芯片的所有用途的权利。因此,日本人最初拥有微处理器的所有权利,但以 65,000 美元的价格出售了它们。事后看来,这有点像购买曼哈顿[从美洲原住民手中购买,价格为 24 美元]。
大众科学: 我读到 4004 [英特尔的第一款商用微处理器] 花了九个月的时间来设计和制造。您还记得有多少工程师参与了这项工作吗?
戈登·摩尔: 在那些日子里,所有芯片都大约需要九个月的时间。参与的人员并不多;大概四个人左右。事实上,我们遇到的一个问题是我们没有一个团队准备好立即承担设计工作。我们不得不出去再招聘一些人。我不记得确切的时间,但 Busicom 的一位工程师,名叫岛先生,原本要来这里与英特尔会面并检查我们的进展。
我们刚刚聘请了费德里科·法金,他在那个人到达一周前领导了设计团队。所以他到了,很明显我们什么都没做!岛先生最终留在这里作为 Busicom 的员工,后来为英特尔工作。
大众科学: 将 4004 的人力投入与例如奔腾 II 的人力投入进行对比会很有趣。
戈登·摩尔: 我的记忆是大约有四名工程师参与了 4004 的工作。现在要设计我们的一款芯片,我们需要大约 400 名工程师,通常分布在几个不同的地点。而今天,这需要大约四年的时间。这是一个规模更大的事情。