在今(2015)年的4月19日,各大資訊媒體的頭條,幾乎都被「摩爾定律邁入五十周年」的相關新聞給佔據。正如目前擔任超大型積體電路研究公司(VLSI Research Inc.)總裁的丹.哈契森(Dan Hutcheson)曾說過的:摩爾定律(Moore's Law)是二十世紀所發展出的最重要經濟理論,毫無疑問的,它同時也是創新經濟學所發展出的最重要理論。因此,若要票選一條主宰資訊相關產業的「規矩」,那麼摩爾定律必定不遑多讓,是大家心目中的首選。但除了摩爾定律之外,到底還有那些引領科技發展,並創造科技奇蹟的「規矩」呢?接著就讓我們來為大家一一介紹。
計算的「摩爾定律」
1965年4月19日,在美國的《電子學》(Electronics)雜誌第114–117頁上,刊出了當時任職於快捷半導體(Fairchild Semiconductor)公司的高登.摩爾(Gordon Moore)所撰寫的一篇標題為〈Cramming More Components onto Integrated Circuits〉(在積體電路上塞更多的元件)的文章。高登.摩爾於該文中預言,在相同面積的積體電路上,電晶體和電阻的總數將每年增加一倍。但經歷10年後,積體電路上的元件密度並沒有如高登.摩爾當初所預期的那麼快速增長,於是他在1975年的IEEE國際電子元件大會(International Electron Devices Meeting, IEDM)上,發表了另一篇標題為〈Progress in Digital Integrated Electronics〉(數位積體電子的進展)的文章,依據當時的實際情況,將摩爾定律由「每年增加一倍」修改為「每兩年增加一倍」。
2005年7月25日,在美國的《科學人》(Scientific American)雜誌上,刊出了一由奇普.華爾特(Chip Walter)主筆,標題為〈Kryder's Law〉的訪稿。在文中希捷公司(Seagate Corp.)的技術長馬克.奎德(Mark Kryder),依據1990年到2005年間磁碟儲存密度增長了1000倍的現象,推估未來磁碟儲存密度,將以每18個月增加一倍的速率增長,平均每年的增幅將近60%。由於這個增長的速率比摩爾定律還來的更快,大家很快的就發現它與實際增長的現況背離。於是馬克.奎德在2009年10月出版的IEEE磁學學報《Transactions on Magnetics》上,發表了一篇標題為〈After Hard Drives—What Comes Next?〉(取代硬碟的儲存技術為何?)的修訂文章,將磁碟儲存密度增長的速率下修至每年40%,並預測到了2020年,有著兩張碟片的2.5吋硬碟儲存容量將成長到40 TB,而售價將逼近40美元。但可惜的是,截至目前為止硬碟儲存容量的增長,遠遠沒有奎德定律所預期的這麼樂觀。
在1998年4月5日,網頁可用性大師賈柯柏.尼爾森(Jakob Nielsen)於其所任職的NN/g公司網站上發表了一篇標題為〈Nielsen's Law of Internet Bandwidth〉(尼爾森的網際網路頻寬定律)的文章,並在該文開宗明義處就挑明了說,這是一份針對網路的高階用戶所做出的統計分析,而結果顯示從1983年到文章發表的這段期間內,高階用戶的網路頻寬平均以每年50%的增幅成長,約略每21個月成長一倍。相較於其它每18個月就成長一倍的「類摩爾定律」,賈柯柏.尼爾森認為網路頻寬成長較為遲緩的三大主因是:電信公司的投資保守、用戶不願意花太多錢、及高階用戶群的逐漸擴大,因而稀釋掉網路頻寬增長速率。
在2010年3月29日,史丹佛大學教授強納森.庫梅(Jonathan Koomey)總結其過去對電腦設備電力使用的研究,在IEEE計算歷史年報《Annals of the History of Computing》上發表了一篇標題為〈Implications of Historical Trends in the Electrical Efficiency of Computing〉(計算用電效率之歷史趨勢影響)之文章,就其所分析的60年來電腦設備用電資料發現,每隔18個月,因為用電效率的提昇,相同計算量所耗用的電量會減半。而用電效率之所以會提昇,部分得歸功於摩爾定律所帶來的半導體技術進展,而部分可能就要歸功於電力轉換效率之提昇。
除此之外,強納森.庫梅還指出,目前的計算技術所耗用的電能,還遠大於理論上每次計算所可能耗用的最小電能。他引用物理學家理查德.費曼(Richard Feynman)在1985年於〈Computing Machines in the Future〉(未來的計算機器)一文中所做的分析,推估當時電腦的用電效率在理論上還可以提昇1,011倍。即使從那時起到2010年為止,用電效率已提昇了約40,000倍,但達到理論極限之前,就算是不考慮採用諸如光或量子計算這類的技術,明顯的仍有很長的一段路要走。