1965年4月，《电子学》杂志发表了英特尔联合创始人戈登·摩尔的一篇文章，其中指出：集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔两年便会增加一倍。
这篇文章及其预测自此成为传奇，与大多数传奇一样，它在讲述和复述中经历了多次变化。媒体抓住了文章中关于半导体技术将开启电子集成新时代的论点，并将其提炼成多年来以多种形式呈现的格言。然而，无论以何种形式呈现，它始终被赋予同一个名字：摩尔定律。
谁是摩尔定律最忠实的守护者？这个问题放在十年前，答案几乎是唯一的，除了戈登·摩尔联合创办的英特尔，又有谁能担得起这项责任呢？
自1968年成立以来，英特尔一直与“缩小”一词密不可分。在最初的四十年里，这是一种高度赞扬。大约每两年，这家美国芯片先锋就会推出比前代体积减半的新型晶体管，更多的芯片能够装在几乎相同的硅片上，并以几乎相同的价格有利可图地出售。这使得英特尔在内存芯片市场占据了主导地位，而当“内存”在20世纪80年代商品化后，它又主导了推动PC革命的微处理器市场。
但在十年后的今天，答案早已不唯一，摩尔定律的信徒越来越少，而英特尔也早已不是芯片行业的先锋，在连续两次灾难性的季度财报之后，英特尔市值已从1月份的超过2100亿美元萎缩至840亿美元，甚至低于其工厂和设备的价值，可以说在这家公司的几十年历史中，还从未有过如此艰难的时刻。
新的问题来了，谁能真正继承摩尔定律呢？
英伟达
英伟达似乎一直不认可由英特尔创始人提出的摩尔定律。
早在2010年，英伟达首席科学家兼研究高级副总裁Bill Dally在《福布斯》的一篇专栏文章中就强调了摩尔定律已死，他表示，并行计算才是未来半导体行业发展的未来。
他认为，摩尔定律预测的CPU缩小现在已经不复存在，CPU性能不再每18个月翻一番。这对许多依赖计算性能历史性增长的行业构成了严重威胁：
他表示，行业迫切需要并行计算机的出现，它的一个基本优势是可以有效地将更多晶体管转化为更高的性能，处理器数量增加一倍可使许多程序的运行速度提高一倍，相比之下，串行CPU中晶体管数量增加一倍只能带来非常有限的性能提升——而能耗却非常高。
更重要的是，并行计算机（如图形处理单元或GPU）能够在当今能源受限的环境中持续扩展计算性能。每三年，英伟达可以将晶体管（和内核）的数量增加四倍。通过稍微降低每个内核的运行速度，从而提高效率，英伟达可以在相同的总功率下将性能提高三倍以上。
简单概括来说，英特尔代表的CPU已经不是计算的未来，英伟达代表的GPU才是真正的未来，在当时来看，是非常激进非常有意思的一个观点。
多年之后，在加州圣何塞举办的2018年GPU技术大会（GTC）上，英伟达首席执行官黄仁勋登台演讲之际，再次以自己的方式否认了一遍摩尔定律，他反复强调，由于技术的极端进步，GPU正遵循一条属于自己的法则。
“现在有一条新的法则”，他说，“一条超级加速的法则。”而这条法则被后续追认为“黄氏定律”。
GPU技术进步的速度有多快呢？在黄仁勋的主旨演讲中，他指出，如今英伟达的GPU比五年前快了25倍。如果按照摩尔定律的发展速度，它们的速度只会增加10倍。
他随后通过另一个基准来说明GPU性能的提升：训练AlexNet的时间。AlexNet是一个使用1500万张图片进行训练的神经网络。他说，五年前，使用两块英伟达GTX 580显卡完成这一训练过程需要六天；而使用公司最新的硬件DGX-2，现在只需18分钟——快了500倍。
黄仁勋明确指出，GPU需要一条自己的法则的原因在于：它们受益于多方面的同步进步：架构、互连、存储技术、算法等。“创新不仅仅在于芯片”，他说，“而是在整个技术栈上。
而自2018年以来，黄仁勋一直重申他的观点，认为摩尔定律已经走到了尽头，经常将这一概念称为“已死”，并在今年早些时候告诉《连线》杂志：“我们必须抛弃摩尔定律，这样我们才能思考新的扩展方法。”
有意思的事情来了，他极力推崇的黄氏定律并不像描述的那么美好，甚至是一种较为抽象的概念，黄仁勋并未提出一条有具体数字可循的定律，而英伟达首席科学家兼研究高级副总裁Bill Dally后续表示，从2012年11月到2020年5月，英伟达芯片在重要的AI计算领域的性能提升了317倍，平均每年提升一倍以上，Open AI则表示，基于经典的人工智能图像识别测试，性能大约每一年半就会翻一番。
总而言之，黄氏定律在英伟达的宣传中，比两年翻一倍的摩尔定律更快，甚至在最近探讨数据中心未来发展时，黄仁勋又重申了摩尔定律已经终结的观点。他认为，在未来10年中，现代化数据中心将会加速发展，并变得更加密集、节能。传统的每五年翻倍的速度已经结束，而大家所期待的每10年翻倍的情况也变得越来越困难。
摩尔定律确实已经放缓，但黄氏定律能否取代它还要打一个大大的问号。
事实上，英伟达的大部分性能改进都与节点转换密切相关。英伟达近期曾两次在没有节点转换的情况下显著提高了性能——第一次是从Kepler到Maxwell，第二次是从Volta到Turing。尽管英伟达擅长从同一节点榨取额外的性能，但也可以看到新工艺节点对英伟达整体性能的重要性。
事实上，所谓的黄氏定律在相当程度上是由摩尔定律来推动的，如果没有晶体管密度的提升，就不会有更强大的GPU性能。如果摩尔定律遇到麻烦——无论是在晶体管缩放方面还是在定义不明确的性能改进方面，黄氏定律也会遇到麻烦，随着节点转换效益的下降，AI性能提升的速度也会放缓，而这也正是黄仁勋和英伟达自己在近两年鲜少提及自己定律的原因。
另外，摩尔定律并不只是代表着晶体管密度的不断提升，其更大的意义在于以更低的价格获取更强大性能的芯片。简单来说，如果在相同面积的晶圆下生产同样规格的IC，随着制程技术的进步，每隔一年半，IC产出量就可增加一倍，换算为成本，即每隔一年半成本可降低五成，平均每年成本可降低三成多，而这也正是消费电子市场持续繁荣的关键之一。
那么英伟达的黄氏定律呢？非营利研究机构Epoch发现，2006年至2021年间，GPU性价比（以FLOPS/$为单位）每2.5年翻一番，比黄氏定律此前预测的要慢得多。
Epoch使用2006年至2021年发布的470个图形处理单元（GPU）模型的数据集，发现每秒每美元的浮点运算量（以下称为每美元FLOP/s）每约2.5年翻一番。对于任何时间点的顶级GPU，发现改进速度较慢（每美元FLOP/s每2.95年翻一番），而对于通常用于ML研究中GPU模型，发现改进速度更快（每美元FLOP/s每2.07年翻一番）。
从这一角度来看，黄氏定律或许是AI行业的福音，和让整个半导体行业受惠的摩尔定律有着非常大的差别，英伟达并不是继承摩尔定律的那一家公司。
台积电
巧的是，帮英伟达代工芯片的台积电，倒是对延续摩尔定律表现出了很大兴趣。
早在1998年，台积电董事长张忠谋曾表示，摩尔定律在过去30年相当有效，未来10到15年应依然适用，他表示，半导体产业的特性是「山重水复疑无路」，但一个真相，却是「柳暗花明又一村」。
而在2019年的Hot Chips会议上，台积电研究副总裁Philip Wong更是在演讲中强调，摩尔定律不仅仍然有效，而且只要采用正确的技术手段，它在未来三十年内仍将有效。
“它没有死”，他告诉与会者，“它没有放慢脚步，它甚至没有生病。”
在Wong看来，维持摩尔定律的唯一重要因素是不断提高密度。尽管他承认时钟速度随着登纳德缩放定律的消亡而趋于稳定，但晶体管密度将带来更好的性能和能源效率。
据Wong称，只要公司能够继续在更小的空间内提供更多晶体管并提高能效，这才是最重要的。短期内，这很可能以传统方式实现，即通过改进CMOS工艺技术，以便制造具有较小栅极长度的晶体管。
而长期来看，二维缩放的放缓也不意味着密度的终结。他指出，即使在Dennard缩放定律终结之后，半导体制造领域也出现了许多创新，使密度保持上升趋势，特别是，应变硅和高k金属栅极技术的使用，随后是引入3D结构的FinFET。
Wong也强调了封装对于摩尔定律延续的重要性，短期内可以靠2.5D封装（事实上如今已经在大规模使用），而长期来看，真正的3D封装技术会带来芯片密度的继续提升。
在Philip Wong，台积电不止一次强调了自己的主张：摩尔定律是一种象征，作为代工厂的它可以不完全遵循这一定律，但台积电一直在追逐这一定律所指明的方向。
2024年7月，在接受TechTechPotato的Ian Cutress采访时，台积电工艺技术负责人Kevin Zhang博士表示，只要整体进展顺利，他并不关心摩尔定律。
“好吧，我的答案很简单——我不在乎”，Kevin Zhang说，“只要我们能继续推动技术扩展，我不在乎摩尔定律是否还存在。”
他表示：“（观察家们）狭隘地基于二维缩放来定义摩尔定律，但这种情况已不复存在。看看我们行业的创新炒作，我们实际上仍在继续寻找不同的方法，将更多功能和能力集成到更小的外形尺寸中。我们继续实现更高的性能和更高的能效。因此从这个角度来看，我认为摩尔定律或技术缩放将继续下去。”
当被问及台积电在渐进式工艺节点改进方面取得的成功时，他澄清说，他们的进步绝非微不足道。台积电强调，该代工厂从5nm到3nm级工艺节点的过渡使每代PPA改进超过30%，未来会继续在主要节点之间进行较小但持续的改进，以使客户能够从每一代新技术中获益。
台积电和英伟达对于摩尔定律持有两种截然不同的态度，前者尽全力想要延续下去，而后者却在不断否认，那么，到底谁才是对的那一位呢？不妨先来看看最初摩尔定律的发明者怎么说。
英特尔
与处在上升期的台积电不同的是，英特尔这两年的的确确在走下坡路，但它似乎从未放弃延续摩尔定律的尝试。
自2021年上任CEO以来，英特尔CEO基辛格就一直强调摩尔定律“依然健康”，他甚至表示，英特尔至少在2031年之前可以超越摩尔定律的速度，并推动“超级摩尔定律”，即利用Foveros等2.5D和3D芯片封装技术来增加晶体管数量。
2023年12月，在麻省理工学院的演讲中，基辛格被问及摩尔定律可能终结的问题，他表示“我们不再处于摩尔定律的黄金时代，现在的难度要大得多，所以我们现在可能每三年就会翻一番，所以我们肯定看到了放缓。”
基辛格同时强调，尽管摩尔定律似乎放缓，但英特尔到2030年仍能制造出1万亿个晶体管的芯片，今天单个封装中最大的芯片拥有约1000亿个晶体管。这位首席执行官表示，有四个因素使这一目标成为可能：新的RibbonFET晶体管、PowerVIA电源传输、下一代工艺节点和3D芯片堆叠。他在回答结束时说：“对于所有宣称我们已死的批评者来说……除非元素周期表耗尽，否则我们还没有完工。”
而在今年的台北国际电脑展上，英特尔的主题演讲更是以人工智能重现联合创始人戈登·摩尔重复其最著名的名言之一开场：“任何已经做过的事情都可能被超越。”这是英特尔在追求微芯片霸主地位过程中发出的战斗口号，也是摩尔定律的象征之一。
在演讲中，基辛格回顾了1981年英特尔80286（一款包含10万个晶体管的16位微处理器）的问世，并强调现代芯片正在寻求容纳十亿个晶体管，预计到2020年，这个数字将达到一万亿。
“与黄仁勋让你相信的不同，摩尔定律依然有效”，基辛格说道，他强调，作为领先的PC芯片提供商，英特尔将在AI的普及中发挥重要作用。
倘若说台积电只是在摩尔定律上拼尽全力的话，英特尔似乎是为此压上了自己的身家性命。
尽管英特尔近两个季度表现非常差，甚至于部分芯片都交给了台积电来代工，但它仍然没有放弃当初的设想，再次强调了在技术路线图中无数次出现的18A节点。
让我们回顾一下技术细节，18A是英特尔加速重回技术领先地位的路线图中排名第五的生产工艺。英特尔7已经在Alder Lake和Raptor Lake CPU中出现，而英特尔4刚刚在去年年底随着Meteor Lake芯片问世，已被放弃的20A，原计划Arrow Lake CPU系列一起推出，而18A节点预计将于2025年正式推出。
据了解，首批采用18A工艺技术的产品将是代号为Panther Lake的客户端PC处理器和Clearwater Forest的数据中心处理器。此外，英特尔代号为Diamond Rapids的CPU也将使用此节点。在外部客户中，微软确认计划将其用于处理器，美国国防部也将在其芯片中使用它，英特尔预计到2025年中期将有8个18A流片，包括内部和外部产品。
“我把整个公司都押在了18A上。”基辛格表示，一切都取决于英特尔的18A工艺，这是公司有史以来最大的赌注，因为它也给英特尔的财务带来了巨大的压力。
事实上，我们已经看到英特尔为了18A节点所付出的代价：糟糕的季度财报，一泻千里的股价，别说英伟达了，就连美国高露洁这家生产牙膏的公司市值都比英特尔来得高。
在很多人看来，英特尔现在是一个鼻青眼肿的拳击手，18A就是它挥出的最后一拳。
但值得庆幸的是，摩尔定律最初的守护者，依旧想要延续而不是否认它。
写在最后
谁是摩尔定律真正的继承者？这个问题短时间内不会有看到答案的可能性，英伟达、台积电和英特尔谁才是正确的一方，我们同样没办法立马给出答案。
但可以确定的是，只有最坚定的信念，才能笑到最后，亦如当年英特尔果断放弃内存，投身于微处理器的赛道一样，半导体行业唯一能够相信的，唯有真正先进的技术。
