2017年1月23日

摩爾定律已到盡頭?

作者/張敏娟(輔仁大學物理系專任副教授 。)

圖一:高登·摩爾於1965年提出摩爾定律。
(Flickr-OnInnovation, https://www.flickr.com/photos/oninnovation/4335522952/)

摩爾定律(Moore’s Law)是英特爾創始人之一的高登.摩爾(Gordon Moore)在1965年提出的,他是這樣說的:「積體電路上可容納的電晶體數目,約每隔 24 個月便增加一倍。」後來,這個說法當中的時間期限,被縮短到英特爾執行長大衛.豪斯(David Hauss)所提出的 18 個月。

簡單的說,若在相同面積的晶圓下生產同樣規格的IC,隨著製程技術的進步,每隔18個月IC產出量就可增加一倍,換算為成本,即每隔18 個月成本可降低5成。言下之意,就是IC技術每隔18 個月就會有一個大幅的跳躍成長。

摩爾定律是簡單評估半導體技術進展的「經驗法則」,不是依據什麼高深的半導體理論。然而,這個經驗法則,竟然神準的預測了50年的半導體走向。



以隨身碟為例的演變
在2015年,摩爾定律滿50週年的時候,有許許多多的回顧文章,在討論著驚人的數位時代進展。以生活上常見的物品「隨身碟」為例。市場上每隔約18 個月,就會出現大小不變,價位不變,但是儲存容量翻倍的隨身碟。從早期的128 M、256 M、512 M,演進到1 G、2 G、4 G、8 G、16 G、32 G等等。電子商場學乖了,避免囤積過時的隨身碟,每隔一陣子降價出清舊款,補充新款,讓店裡保持現金競爭力。消費者也學乖了,一次只買一個隨身碟,永遠等著更好的隨身碟在不久的未來出現。

隨著時代演進,雲端硬碟流行,檔案在網路上備份、分享、共筆漸趨成熟,電子信箱容量不足也更推了這個趨勢一把。還有,電腦軟硬體進步的速度快,更新與壞掉的速度也快,加上病毒與駭客的搗蛋,每18個月換電腦的痛苦過渡期,用雲端硬碟可以稍微減緩資料備份的痛苦。

便利商店的市場敏感度高,推出免隨身碟列印。要簽名的文件、要執行專案的細節、要練習的樂譜、要交的作業,在家中電腦做完檔案,或是從手機下載檔案,上傳到7-11的ibon或全家便利商店的FamiPort,透過回傳的檔案代碼,挑家裡附近的任意一家便利商店連鎖店,印出來,繳費,完成。家裡省下買雷射印表機的錢,經濟又實惠。

不過,雲端硬碟的存取仍有網路不穩的風險。外出演講或報告,帶著隨身碟備用會比較安全。萬一網路狀況不佳,下載檔案時間過長,讓一群等著聽演講的觀眾失望,有失專業。利用雲端列印,也有便利商店的影印機處於維修狀況的風險。隨身碟帶著,還有緊急求救的機會。
圖二:安裝於電路板上的電晶體。(Shutterstock)

今昔大學課程、演講與手機對照
[昔一]筆者18歲的時候(1993年),大一的計算機概論,用透明塑膠片做成的投影片上課。投影機是又大又重的機器,上課時教授把薄薄的、透明的塑膠片放上投影機,投影出文字或圖形在黑板上。

[今一]現在都是全班帶去電腦教室,一人一台電腦,上機當場練習寫程式。

[昔二]1993~1999年,大學教授製作投影片演講,是先電腦打字,用印表機印出紙本,再用影印機影印在塑膠片上。演講補充資料時,用有顏色的麥克筆寫在投影片上。每年丟掉數不清的塑膠投影片。

[今二]現在的大學,幾乎每間教室都是用電腦接上數位講台,無線上網,投影機將電腦螢幕投影到可以控制升降的白幕上。每間教室也有一隻定期保養的麥克風、一台定期檢查的電腦、一隻簡報筆控制投影片。教授每年的投影片可以修改,就算刪掉檔案,也不會有實體的浪費。

[昔三]1993~1999年大學生沒有手機,在1999年後手機普及,但是那時手機功能只能打電話,還不能上網,更沒有APP。

[今三]現在大學裡每個大學生人手一機,不但全校到處有Wi-Fi,學生也能辦上網吃到飽。APP非常多,輔助學習的工具盛況空前。點名、交作業、做練習題、看教學影片、玩遊戲,都是用手機APP。現在每個人出門必帶的東西,除了鑰匙、錢包之外,就是手機了。


其實筆者還可以繼續列舉幾百件今昔差別,限於篇幅,以下省略。比較今昔的目的是要說明電腦與行動裝置越來越小、越來越便宜、越來越普及,學習的場所慢慢的從學校教室移出,從專業實驗室移出。
教育革命,靠著科技進展,如野火燎原,一發不可收拾。包含翻轉教室與磨課師(MOOCs,大規模開放式線上課程)的推動。創意、創業、創客,在知識取得變得容易之後,共同實作的場地與夥伴,就打破了年齡層與職業別的限制,臺灣的創作魂,被勾了起來。這都得靠科技業的摩爾定律,生生不息的降低高科技硬體的價格與提高電晶體的效能。 ......【更多內容請閱讀科學月刊第566期】


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