英特尔公司创始人之一戈登·摩尔以“摩尔定律”而闻名天下，四十多年里，半导体芯片的集成化趋势一如摩尔的预测，推动了整个信息技术产业的发展，进而给千家万户的生活带来了变化。事实证明，摩尔的预言是准确的。尽管这一技术进步的周期已经从最初预测的12个月延长到如今的近18个月，但“摩尔定律”依然有效。目前最先进的集成电路已含有17亿个晶体管，“摩尔定律”归纳了信息技术进步的速度。在“摩尔定律”描述的这四十多年里，计算机从神秘不可近的庞然大物变成多数人都不可或缺的工具，信息技术由实验室进入无数个普通家庭，因特网将全世界联系起来，多媒体视听设备丰富着每个人的生活，这一切背后的动力都是半导体芯片。如果按照旧有方式将晶体管、电阻和电容分别安装在电路板上，那么不仅个人电脑和移动通信不会出现，而且从基因组研究到计算机辅助设计和制造等新科技更不可能问世。
“摩尔定律”还带动了芯片产业白热化的竞争，在纪念这一定律发表40周年的集会上，作为英特尔公司名誉主席的摩尔说：“如果你期望在半导体行业处于领先地位，你无法承担落后于摩尔定律的后果。”从昔日的仙童公司到今天的英特尔、摩托罗拉、AMD公司等，半导体产业围绕“摩尔定律”的竞争真像大浪淘沙一样激烈，英特尔公司的CPU产品就严格遵循摩尔定律发展。毫无疑问，“摩尔定律”对整个世界意义深远。在回顾四十多年来半导体芯片业的进展并展望其未来时，人们不无惊奇地看到半导体芯片制造工艺水平以一种令人目眩的速度提高。不需要复杂的逻辑推理就可以知道：芯片上元件的几何尺寸总不可能无限制地缩小下去，这就意味着，总有一天，芯片单位面积上可集成的元件数量会达到极限。信息技术专家们认为，随着晶体管电路逐渐接近性能极限，这一定律终将走到尽头，“摩尔定律”何时失效则众说纷纭。
美国惠普实验室研究人员斯坦·威廉姆斯说，到2010年左右，半导体晶体管可能出现问题，芯片厂商必须考虑替代产品。英特尔公司技术战略部主任保罗·加吉尼则认为，2015年左右，部分采用了纳米导线等技术的“混合型”晶体管将投入生产，五年内取代半导体晶体管。还有一些专家指出，半导体晶体管可以继续发展，直到其尺寸的极限——4～6nm之间，那可能是2023年的事情。
2002年11月美国《财富》杂志采访摩尔先生时，年已古稀的摩尔先生说：“开始时公司并没有把“摩尔定律”作为一个驱动力来看待，说老实话，我是直到10～15年前才启齿用“摩尔定律”来称呼它的……起初，我们仅仅是想尽快推进技术的发展，但后来发现，发展几乎总是沿着同一条曲线前进。要说我们真正地刻意按照定律推动技术朝此方向发展，那是从最近几代技术才开始的。”
这表明芯片工业一开始就比较准确地遵循着这条定律的轨迹发展着。尽管当今这一技术进步的周期更接近18个月，但“摩尔定律”依然有效。基本上，“摩尔定律”已等同于技术的创新，以及不断地创造出新的功能与使用模式。
集成电路特征尺寸总是在摩尔定律的指引下不断缩小。那么，为什么会有这样的规律呢，不断细微化的驱动力又是什么呢？实际上，随着尺寸的不断缩小，集成电路的芯片尺寸下降，硅圆片的一次加工能得到更多的芯片，而且成品率也大大提高，使得生产厂家的成本不断下降；另一方面，尺寸的不断缩小使得集成电路性能大大提高，体现在速度增加和功耗下降上，用户能得到更好的产品。这两方面的原因使得集成电路特征尺寸总是在摩尔定律的指引下不断缩小。
必须指出，摩尔定律并不是科学界或自然界的一个定律，它只是一种经验的总结，描述了由不断改进的半导体工艺所带来的一个指数级增长的独特的发展趋势。专家们预言，随着半导体晶体管的尺寸接近纳米级，不仅芯片发热等副作用逐渐显现，电子的运行也难以控制，半导体晶体管将不再可靠。“摩尔定律”肯定不会在下一个40年继续有效。不过，纳米材料、相变材料等新进展已经出现，有望应用到未来的芯片中。到那时，即使“摩尔定律”寿终正寝，信息技术前进的步伐也不会变慢。
然而，也有人从不同的角度来看问题。美国一家名叫Cyber Cash公司的总裁兼CEO丹·林启说：摩尔定律是关于人类创造力的定律，而不是物理定律。持类似观点的人也认为，“摩尔定律”实际上是关于人类信念的定律，当人们相信某件事情一定能做到时，就会努力去实现它。摩尔当初提出他的观察报告时，他实际上是给人们一种信念，使大家相信他预言的发展趋势一定会持续。
九、摩尔定律的背后
可以说，在Intel的辉煌后面，人们首先联想到的一定就是摩尔博士。但是摩尔博士的后面呢？作为一个技术与工艺的创新者，作为一个风云世界的芯片王国的国王，一般人确实很难会注意到摩尔博士的光环后面。
其实不止摩尔本人是受惠于科学的训练，连伟大的“摩尔定律”，尽管还将推动历史的狂潮，但它的肇始和终结，却早已经由一个天才的物理学家规划好了。这位历史的真正先知就是极富传奇性的美国物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）。那是在1959年12月29日，这时他还没有开始他在加州理工学院所开的妙趣横生的物理学讲座，也没有像1965年那样忙着去领取诺贝尔物理学奖，他从自己满脑子的新奇想法里面拿出一个，作为一堂课的主题：“在针尖我们还有很大的空地”。
当时正是美国和苏联正在紧锣密鼓争夺太空的时候，费曼看在眼里，闷在心里，“其实我们人类花那么大的力气去争夺外太空，还不如多花些功夫到针尖上面，”费曼说。因为他太熟悉从宇宙到基本粒子的整个物理世界的各个数量级范围了，如果从我们人类自身尺度的1米出发，要走到外太空，需要经过几十万米的航程，也就是10的5次方的量级，可是如果我们从米出发向微观世界挺进呢，到毫米是10的负3次方，到微米是10的负6次方，再到纳米是10的负9次方，由于纳米是分子与原子的尺度，所以我们人类的工程完全可以向下延伸9个量级啊！所以费曼说：“那个下面是一个惊人的小世界。到2000年的时候，当人们回顾现在（1959年）的时候，一定会奇怪为什么我们到1960年了，才想到要向小的方向发展。”
费曼举了一个例子来说明这个小世界有多大——我们为什么不把整个24卷大英百科全书都抄写到一个针尖上面去呢？经过很简单的计算，可以知道如果真把整个24卷大英百科全书的全部页面都印刷到针尖上面的话，那么书里面最小的一个句点，都还可以分到1000个原子的面积来表示，这已经是够宽敞的了。那么这样的信息纪录方式可能存在吗？费曼说，有，自然界就有。他举出了很多生物大分子的例子，特别是DNA分子，我们人类所有的生命特征信息，不都纪录在那长长的DNA双螺旋链上面吗？
然后费曼给我们提出了一个挑战，为什么我们不把计算机造小呢？于是他从物理学的角度给听众讲解了在小型化的过程中，如何解决摩擦润滑的问题，如何解决散热的问题，如何解决信息的读与写的问题，如何保证微小世界里面机器工作的稳定性的问题，等等。先知费曼都已经为我们设想好了，他还设想到除了用原子造计算机，还可以造各种机器，基本的手段就是对原子的操纵，而对于物理学家费曼来说，直接与原子打交道是一件多么熟悉的事情啊！
最后，费曼为了鼓励人们勇敢地走向微小世界，从而实现他所憧憬的能够把一切机器包括计算机都缩小的世界，他建立了两个奖项：第一项，给第一个能够把一页书的信息都纪录到页面的1/25面积上的人士奖励1000美元；第二项，给第一个能够在1/64英寸大小的空间里面造出一台能够通电转动的电动机的人士，也奖励1000美元。然后他说：“我不希望这个奖要等太长的时间才发得出去”。
果然，在先知费曼的召唤下，从20世纪60年代中期开始，一批接受过最新的半导体物理教育的年轻人，借助市场的力量，开始了以18个月为周期的，一波接一波的逐步缩小晶体管尺寸的集成电路芯片设计制造历史，这就是摩尔定律的由来，而同时在实验室里面，科学家们也开始向“小，更小”的人工制造尺度进军。一直到20世纪末，人们终于开始实现原子操纵了，不但可以直接吸取单个原子来码字，还可以组装原子机器了，而费曼设立的奖项也成了一个常年的年度奖项，每年向在原子、分子设计与操纵方面作出贡献的科学工作者授奖。因为我们的半导体芯片工业界所使用的微加工技术即将抵达终点，这就需要基础科学界提供更加宽广的技术实现途径，以便延长摩尔定律的有效期，直到我们抵达费曼所预言的人造机器的量子尺度极限，那时，摩尔定律也就可以光荣地退出历史舞台了。
趁着摩尔定律仍是所有人关注的明星时，让我们来看看那些遵循摩尔定律，能够不断“瘦身”的角色吧。首先上台的当然就是晶体管了。任何的现代集成电路芯片，都基本上是由这种称为MOSFET的上万、几十万乃至百万、千万个晶体管组成，它的基本工作原理就是在S与D两个电极之间可以加上电压，从而产生电流，同时门极上也可以加上电压，使得这个电流受到门电压的控制。这样这个晶体管的基本工作状态就是两个：当门电压高时，电极S与D之间可以产生电流；当门电压低时，则电极S与D之间的电流被截止。
决定晶体管尺寸的，就是其中各个电极及电极之间的介质与通道的几何尺寸，因此要缩小晶体管，就是要寻求能够在硅基底上面进行微加工的技术，以及随着器件尺寸的减小，必须通过线路设计来解决增加功能、减少功耗与散热的问题。
按照MOSFET命名的意思，这种结构的晶体管使用的材料包括了金属氧化物、硅以及金属电极，这种材料上的特点，以及器件结构上的特点，都决定了这种形式的晶体管的尺寸下限，因此随着Intel一轮又一轮的新型CPU问世，这种结构的尺度潜力也即将被压榨干净，因此人们开发了多种材料，以及多种结构的晶体管制造工艺，以图继续摩尔定律。
同时，除了这种传统的晶体管概念之外，科学家们还提供了更加多样的进入“针尖世界”的途径，特别是最近十多年以来，“纳米”已经进入我们的日常生活，成为流行词汇，溯其来源，就是因为这十多年来，人类在纳米尺度方面取得了长足的进步，无论是在对于纳米世界的物理化学现象的理论理解方面，还是在纳米尺度下的实验，以及人工设计与操纵能力方面，都是硕果累累。其中陆续上台有望延续摩尔定律的候选者，包括现在最热门的碳纳米管、纳米线和量子点。
摩尔定律看来并不会随着摩尔博士的退休而退休，即使是传统的微加工技术，估计也还至少有10年的生命。然后，我们又将进入分子电子学的世界，那时摩尔定律将至少持续有效30年以上，再然后呢？别怕，因为摩尔定律的背后，并非只有摩尔一个人，而是整个科学在支撑着技术的发展，特别是像费曼那样的天才，早已经向我们保证了，即使是针尖，也是一个极其宽广的世界，即使是我们有一天走到了器件的量子极限，“我们具有作为人的幸福，就够了”，先知费曼最后这样教诲我们。