摩尔定律之父、硅谷巨人戈登·摩尔的故事

今天，英特尔分享了戈登·摩尔去世的噩耗，享年94岁。

从英特尔的诞生到摩尔定律的兴起，这位电气工程巨头在科技界留下了不可磨灭的印记。All About Circuits甚至以他的名字命名了我们的播客Moore‘s Lobby。

 

戈登·摩尔。图片由Gordon和Betty Moore基金会提供

 

是什么激发了戈登·摩尔的兴趣，他的职业生涯是如何产生硅谷和革命性的晶体管理论的？

 

一切都始于化学套装

戈登·摩尔1929年1月3日出生于加利福尼亚州旧金山，他的生活恰如其分地始于今天的硅谷——全球技术创新的核心。摩尔的家人很快搬到了附近的红木城，在那里偶然遇到了邻居的化学装置，激发了人们对这个话题的浓厚兴趣。摩尔带着这种魅力跑步，并带着它读完了大学。

因此，他获得了加州大学伯克利分校化学学士学位。这为摩尔在1954年获得加州理工学院物理化学博士学位铺平了道路。很明显，他对化学、物理和材料科学有着浓厚的兴趣。此后不久，摩尔的职业生涯将迎来一个相当有声望的开端。

 

Moore的Headlong进军硅谷

虽然戈登·摩尔职业生涯的第一章确实值得注意，但他的叙述也有些动荡。他很快在约翰霍普金斯大学应用物理实验室找到了工作。在这里，摩尔将开始一系列深入研究美国海军固体火箭推进剂的研究任务，这些推进剂在防空导弹中至关重要。

然而，摩尔在实验室的工作是短暂的。摩尔以自己在研究工作中缺乏激情为由，很快就被驱使返回加州。他需要一个新的开始和重心的转移来重振自己的职业生涯。1956年回国后，他进入了电气工程领域。

还有什么地方比肖克利半导体实验室更好呢？将自己的名字借给该公司的威廉·肖克利刚刚在帕洛阿尔托开设了工厂。这距离摩尔童年时的家只有20分钟的路程。肖克利本人是晶体管的共同发明人，并因这一工程壮举共同获得了诺贝尔奖。

 

包括摩尔在内的肖克利半导体实验室的一群关键工程师为肖克利的诺贝尔奖举杯庆祝。图片由计算机历史博物馆提供

 

在那里的一年半时间里，摩尔协助形成了硅基芯片的新制造方法。这涉及到一个称为掺杂的过程，该过程将必要的杂质引入原本纯的硅中。尽管这听起来可能违反直觉，但这些掺杂材料对于创建电子短缺和过剩的区域是必要的。这种电荷差异将晶体管转变为一个功能开关。

因此，摩尔在寻找杂质水平和化合物以实现最佳性能方面发挥了关键作用。最值得注意的是，他开发了将这些掺杂剂扩散到原始晶圆中的固态工艺。这有助于使这些组件在许多即将到来的应用程序中变得可行。

 

肖克利的离去与费尔柴尔德的开端

当肖克利实验室正在大量生产当时领先的半导体技术时，摩尔和他的一些同事哀叹威廉·肖克利领导下的微观管理。这个所谓的“叛徒八人组”包括摩尔和其他七名年轻科学家。肖克利实验室的环境令人窒息，最终导致该小组脱离并成立了自己的公司。在飞兆相机和仪器的支持下，该集团推出了飞兆半导体。摩尔迅速崛起，成为一名主要的技术专家和内部管理人员。

摩尔的工作借鉴了他在肖克利的研究成果，同时将新材料科学引入其中。他定义了费尔柴尔德的扩散过程，并为这项工作量身定制了熔炉。后来，他的工作涵盖了晶体管触点制造，他很快意识到铝与硅的配合非常好。在规模化制造的世界里，铝因其友好的价格、丰富的数量和性能而备受珍视。

以下进步也源于Moore在Fairchild的时间：

• 半导体电路印刷的平面工艺
• 1961年，由于二氧化硅表面光滑，第一个集成电路问世
• 在引入第一个金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）方面取得的显著进展

 

飞兆半导体的第一个集成电路包括四个晶体管。图片由计算机历史博物馆提供

 

该团队在费尔柴尔德墙内的进步支持了此后数十年的创新。摩尔作为研发总监的领导能力对促进这一进程至关重要。因此，工程师们仍然将MOSFET技术融入当今大多数现代芯片中。

 

英特尔和传奇定律诞生

1965年，戈登·摩尔提出了一个强有力的预测，即摩尔定律。至今仍被引用，该法律规定，给定硅面积内的晶体管密度每年将翻一番。这既是对微芯片发展现状的承认，也是一个发展目标。他推测，计算能力将每年增加，并在这个过程中变得更便宜。

摩尔在十年后修改了这条规则。因此，他认为晶体管的数量将每两年翻一番；他认为，虽然早期的改进更容易实现，但后期的改进往往会逐渐实现。

 

描述摩尔定律在1971年至2010年间的发展轨迹。图片由计算机历史博物馆提供

 

摩尔定律产生于他在费尔柴尔德任职期间。不幸的是，在摩尔就业的黄昏时期，发展挑战开始影响费尔柴尔德。基于MOS的创新并没有很好地从实验室转化为晶圆厂。此外，管理层的改组开始破坏摩尔的整体战略。

很明显，芯片生产既是一门艺术，也是一门科学：可悲的是，高层管理层没有有效地促进这种平衡。摩尔和同事罗伯特·诺伊斯意识到，搬到圣克拉拉创建一家真正属于自己的公司是前进的方向。他们会把那家公司命名为英特尔。

英特尔成立于1968年，其主要目标是大规模生产芯片组。这需要在设计、制造和供应链管理方面拥有丰富的知识。此外，MOS设计将成为头条技术。Moore和他的领导团队帮助英特尔的存储器体系结构在公司早期崭露头角。竞争对手的影响力后来说服了摩尔的公司改变路线。英特尔转而专注于微处理器——现代电子技术的计算核心。

在接下来的几十年里，英特尔不仅在原始性能方面，而且在热性能、晶体管密度、功率效率和紧凑性方面进一步改进了这些芯片。“英特尔内部”成为PC（和Mac）世界的主要营销口号。

尽管如今竞争更加激烈，但英特尔仍占据着全球处理器市场75%的份额。这种普遍性在很大程度上可以追溯到摩尔多年来的影响。

 

摩尔对工程和世界的持久影响

在担任英特尔执行副总裁兼首席执行官近20年后，戈登·摩尔最终于1987年卸任。他于1997年成为董事会名誉主席，最终于2006年退休。

然而，在这段时间里，摩尔并不是单枪匹马。从20世纪90年代末开始，他和妻子贝蒂将时间投入到慈善事业中；两人于2000年共同创立了戈登和贝蒂·摩尔基金会。自那以后，他们被公认为加州最慷慨的慈善机构之一。自成立以来，该基金会支持了许多科学、技术、保护和教育项目。

 

Gordon Moore（右）和Robert Noyce站在加利福尼亚州圣克拉拉的英特尔大楼前（1970年）。图片由《布列塔尼百科全书》提供

 

戈登·摩尔的晚年生活是由认可决定的。在几年的时间里，他获得了以下荣誉：

• 2001年获得当时的化学遗产基金会颁发的Othmer金奖
• 2002年总统自由勋章
• 化学工业协会2004年的帕金斯奖章，该团体后来为纪念他而设立了戈登·E·摩尔奖章
• 美国国家工程院长期会员
• 电气和电子工程师协会研究员

摩尔的一生中不乏个人和职业上的成就。在他的一生中，他花了无数的时间来推动微处理器的发展，并促进其普及。摩尔的影响力至今仍在继续，尤其是在工程界。