【摩爾定律 50 年發展史】GPU 是關鍵分水嶺,摩爾定律能活多久要看台積電

各種尺寸的半導體晶圓。

【為什麼我們要挑選這篇文章】摩爾在 1965 年提出著名的摩爾定律,50 年來,這條定律準確預測了半導體產業的發展趨勢,也成為推動科技產業發展的「自我實現」預言。

這 50 年,摩爾定律與 CPU/GPU 究竟如何發展?摩爾定律的未來會如何?讓我們透過一段影片了解摩爾定律與半導體的發展史,鑑往知來,持續為科技產業注入技術與創新力道。(責任編輯:郭家宏)

「摩爾定律過去是每 5 年增長 10 倍,每 10 年增長 100 倍。而如今,摩爾定律每年只能增長幾個百分點,每 10 年可能只有 2 倍。因此,摩爾定律結束了。」

2019 年 1 月,英偉達(NVIDIA)CEO 黃仁勛在 CES 2019 展會上,如此預測了摩爾定律的未來。

摩爾定律是所有科技人都耳熟能詳的詞。1965 年,英特爾聯合創始人高登.摩爾(Gordon Moore)提出了這一想法,即 IC 電路上可容納的元件的數量,每隔 18 至 24 個月就會增加一倍,性能也將提升一倍。

半個世紀以來,這條定律都非常準確的預測了半導體產業的發展趨勢,成為電腦處理器製造的準則,也成為了推動科技行業發展的「自我實現」的預言。然而近年來,關於摩爾定律放緩或者失效的聲音越來越多。

一家名叫 datagraph 的機構近期製作了一個影片,希望探究摩爾定律與 CPU/GPU 的發展進程。

不到五分鐘的影片從 1965 年摩爾定律的提出開始,橫跨半個世紀。從中可以一窺微處理器的早期,到英特爾的主導地位,以及近年來英偉達和 GPU 的崛起。

在 1965 年 4 月 19 日出版的《電子雜誌》35 週年紀念上,時任 Fairchild Semiconductor 研發部主任的摩爾發表了一篇《Cramming more components onto integrated circuits(把更多組件放在整合電路上)》,正式提出了摩爾定律。

影片中粉紅色的條是指根據摩爾定律,理論上一個半導體晶片上整合的電晶體和電阻數量,藍色的條是指 CPU,綠色的條是指 GPU。

最初的最初,這個數字僅僅是 72。

微處理器的早期時代,德州儀器、Motorola、英特爾當道

1974 年,德州儀器推出首個高性能的商用微處理器 TI TMS 1000,首次超越了同期摩爾定律的預測!

這是一家應該在晶片發展史上有姓名的公司,如今的德州儀器已經逐漸被大多數人遺忘,但是,在德州儀器火紅的時候,世界上還沒有英特爾和高通。在 ios 和 Android 系統還沒紅起來的那個年代,德州儀器基本上把持了所有的手機處理器市場。當年最受追捧的手機品牌 Nokia,就是德州儀器處理器的忠實用戶。

1975 年,摩爾本人更新了摩爾定律,將半導體行業的發展週期從 12 個月增加至 24 個月。在隨後 30 年中,透過縮小晶片上元件的尺寸,晶片發展一直遵循著摩爾定律。

值得一提的是,Motorola 曾經也是 CPU 大老,在早期的時候,Motorola 可以說也曾是半導體業界巨頭,代表產品包括了 MC6800、68K 等,還和 IBM、蘋果合作了 PowerPC 系列晶片(Motorola 半導體負責製造該晶片),目前仍在軍事領域影響頗大。其中,1979 年的 Motorola 68000 系列基本是 8 位元時代能採購到的最穩定、好用的處理器,在誕生 40 年後的今天,依然還有人在使用。

1982 年,英特爾推出 80286 處理器,在 pc/at 機時代被廣為使用,一直持續到 90 年代。

1987 年,德州儀器瀏覽器發佈 Lisp 晶片,這也是首款基於 Lisp 語言用於 AI 計算的晶片。

進入 90 年代,摩爾定律預言的晶體管數量一度領先業界,93 年,英特爾第五代微處理器誕生。之後,英特爾作為晶片大老一度壟斷市場,甚至導致了整個 90 年代晶片行業的緩慢發展,直到,英偉達和 GPU 的出現。

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GPU 出現,摩爾定律進入新階段

1997 年,GPU 晶片誕生,像一條跳入市場的鯰魚,將摩爾定律和半導體世界帶入了一個新的階段。

GPU 也就是 Graphic Processing Unit(圖形處理器),1999 年,當英偉達發佈 GeForce 256 圖形處理晶片時首先提出這一概念。

GPU 誕生後,整個晶片世界也進入了飛騰時期,英偉達、AMD 和英特爾幾家大老群雄逐鹿。