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我眼中的摩尔定律

思考 吴迤茂 Eamaun 2周前 (04-02) 45次浏览 已收录 0个评论

对于摩尔定律,大家应该已经是非常熟悉了,它是英特尔创始人戈登·摩尔的经验之谈,其核心内容为:集成电路上可以容纳的晶体管数目大约每经过 18 个月便会增加一倍。

这个理论用在 CPU 等核心的电脑部件上屡试不爽,不得不令人拍案叫绝。我对于摩尔定律的理解一直都不是很深,直到最近一段时间才逐渐建立起关于摩尔定律的概念,或者说从某种意义上真正地理解了摩尔定律在现实中的存在意义。

那么摩尔定律仅仅存在于芯片领域吗,其他采用数码部件的领域又如何受到摩尔定律的影响呢?

一直都处于摩尔定律之中的运算芯片

关注当代芯片核心算力的同学应该很容易地就能发现,无论是英伟达还是英特尔,无论是 AMD 还是海思,无论是苹果还是高通,今年发布的新一代的芯片大部分都比去年进步了大约 50%的能力,这也就是说当今的芯片行业还是按照摩尔提出的理论在持续发展的,基本上还是能够做到性能每隔两年翻一番。但是摩尔定律的实现需要有相应的工业体系的支撑,每两年翻一番的目标,如果空有设计没有相应的工业体系的话,是没法实现的,比如海思目前的悲剧。

如果换个角度去理解的话,我们只要买两年前的旗舰产品,那基本上就能以一半的发布价拿到那时候采用顶级芯片的终端设备(一个省钱的方法?),然而我们不难发现,现在的软件也是做得越来越完善,所需要的算力也是越来越大,所以我们购买过时的旗舰产品,不一定能获得一个非常好的使用体验。

对于手机和电脑的摩尔定律我不在此再加赘述,因为大家都已经非常熟悉了,我其实想讲的是其他的一些也遵循摩尔定律的设备们,比如固态硬盘,又比如感光元件。

无声无息更新的固态硬盘

前段日子我还没有彻底分清机械、固态以及固态混合硬盘的区别。后来我通过网络恶补了一下关于芯片存储的知识,随着学习地深入,我越发地觉得在固态硬盘方面,其实是非常不符合摩尔定律的。(由于专业限制,这一部分只是一个外行人士的个人看法)

很有意思的一件事是东芝在 1999 年就通过 180nm 的制程制造出了 265MB 的闪存,然而到了 2021 年的今天,行业内最大的固态硬盘貌似是 Nimbus ExaDrive DC 100TB,我们可以发现固态硬盘貌似是超摩尔定律发展的,但是对于普通的消费者而言,2T 的固态硬盘就要达到一千多的价格了,100T 的固态硬盘的价格更是一个天文数字,所以从这个角度来说固态硬盘并不符合摩尔定律。(可以这么理解:我们如果拿当代的超级计算机的算力和 1999 年的 PC 机进行相比的话,我们能发现计算机行业也是超摩尔定律发展的)

但是这几年确实可以发现固态硬盘的价格在降低,目前固态硬盘已经基本上可以做到一块钱 1G 的价格了,这样的价格在两三年前还是不可想象的,或者说随着技术的发展,固态硬盘也逐渐地回归到了摩尔定律的框架之下。

所以能不能说摩尔定律其实只是一个巧合,只是恰巧当下的发展符合这个定律呢?我们等下来讲。

突然爆发的感光元件

2016 年是尼康诞辰的 100 周年纪念日,尼康推出了一款跨时代的高像素旗舰级单反相机:Nikon D850,该相机采用一款 4570 万像素的背照式 CMOS,这款 CMOS 在全画幅单反领域,目前还是最厉害的一款高像素 CMOS,这款 CMOS 一直沿用到了今天的尼康微单 Z7II 上。

其实在出这款 CMOS 之前后,相机市场的传感器一直特别地冷静,佳能并没有追随尼康的步伐去开发下一代的 5D 系列产品,索尼的 A7R4 相比 A7R3 的传感器的提升也不是那么地大,一切貌似都朝着反摩尔定律的方向发展。

然而到了去年下半年,佳能的无反相机 R5 发布了,这款相机采用前照式 CMOS,支持 4500W 像素,在连拍等方面都获得了突破,尤其在视频方面甚至可以连续录制 21 分钟的 8K RAW 视频,这是何等得进步;没过多久索尼的 A1 发布了,这款采用更先进的堆栈式 CMOS 的相机,甚至可以做到 8K 视频长时间录制不过热,甚至可以做到 5000W 像素下,每秒连拍 30 张,240HZ 的取景器刷新率,连拍的速度甚至比索尼的体育旗舰 A9II 还要更快、更好。

摩尔定律又重新返回到了相机的领域上,我们回过来思考,为什么在摄影摄制领域以及固态硬盘领域的摩尔定律有时候管用,有时候又不管用呢?那为什么在电脑手机的芯片领域上,摩尔定律却从未丧失过他的效能?

企业竞争

在我看来,摩尔定律的管不管用,全部取决于当下的企业竞争。举个例子来说,如果全世界的学生只有一个人,那么他不学习就可以进哈佛大学深造,但是如果有一堆学生,那他不得不非常努力才能使自己不被淘汰。

同样地,在电脑、手机的芯片领域,电脑有英特尔和 AMD 的竞争,手机有海思苹果和高通的竞争,在早期 AMD 的技术尚不太行的时候,英特尔一直停留在 14nm 阶段,但是当 AMD 能给英特尔造成一定影响的时候,英特尔的芯片制程也变短了,更先进了;在移动终端领域,海思高通和苹果的芯片设计也一直在相互倒逼促进。由于竞争,所以在这个领域的摩尔定律一直适用。

在存储领域,人们的需求一直没有扩大很多,那么投入过度的研发和企业的商业运作模式是不符合的,然而近几年随着经济的发展和其他行业的进步,使人们对于存储的需求逐渐增大,从而促使存储的发展,使其逐渐地回归到了摩尔定律的统治之下。

在相机领域,由于单反市场的份额已定,用户被巨大的镜头群所束缚,所以不会轻易地更换相机,厂商并不需要完全遵守摩尔定律来更新换代。但是随着单反时代的落幕,下一代无反相机的竞争尚处于起步阶段,广大用户没有镜头群的束缚,鹿死谁手尚不可知,所以厂商也将自己的技术储备用了上来,使得整个竞争又处于摩尔定律的统治之下了。

最后的一些碎碎念

摩尔定律还是需要靠合理的商业竞争才能实现,如果没有紧张的竞争机制,那么产品可能就不会按照摩尔定律进行迭代。所以合理的商业竞争有助于更好地维护消费者的利益(好像也的确如此)。

我自己想写这篇文章已经很久了,今天抽出了一点点时间写了这篇稿子。摩尔定律和墨菲定律是我觉得最神奇的两大定律,未来的科技发展是否还能够按照摩尔定律的框架进行呢,让我们一起拭目以待吧。


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