摩尔定律之父，硅谷巨人戈登·摩尔的传奇故事

公众号新闻

2023-03-26 03:03

来源：内容由半导体行业观察（ID：icbank）编译自allaboutcircuits ，谢谢。

虽然戈登摩尔以其晶体管缩放理论而闻名，但他也将自己的一生献给了其他半导体突破，比如集成电路以及慈善事业。

2023年3月25日，英特尔分享了戈登摩尔去世的噩耗，享年 94 岁。

从英特尔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 甚至以他的名字将我们的播客命名为Moore's Lobby。

戈登摩尔。图片由戈登和贝蒂摩尔基金会提供

是什么激起了戈登摩尔的兴趣，他的职业生涯又是如何催生出硅谷和革命性的晶体管理论的？

一切都始于化学装置

戈登·摩尔 (Gordon Moore)于 1929 年 1 月 3 日出生于加利福尼亚州旧金山，他的人生契合始于当今的硅谷——全球技术创新的核心。摩尔的家人很快搬到了附近的雷德伍德城，在那里偶然遇到了邻居的化学装置，激发了人们对该学科的浓厚兴趣。摩尔带着这种迷恋奔跑并带着它读完了大学。

因此，他获得了加州大学伯克利分校的化学学士学位。这为摩尔在 1954 年获得博士学位铺平了道路。加州理工学院 (Caltech) 物理化学专业。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，摩尔的职业生涯便有了一个相当有声望的开端。

一头扎进硅谷

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。他很快就在约翰霍普金斯大学的应用物理实验室找到了工作。在这里，摩尔将开始一连串的研究任务——深入研究美国海军的固体火箭推进剂，这是防空导弹的关键。

然而，摩尔的实验室工作时间很短。由于对研究工作缺乏热情，摩尔很快就被驱使返回加利福尼亚。他需要一个新的开始和重心的转移来重振他的职业生涯。他 1956 年的归乡将他推向了电气工程领域。

哪里比肖克利半导体实验室更好？将自己的名字借给公司的人 William Shockley 刚刚在帕洛阿尔托开设了工厂。这里距摩尔儿时的家仅 20 分钟路程。肖克利本人是晶体管的共同发明人，并因这项工程壮举而共同获得诺贝尔奖。

包括摩尔在内的肖克利半导体实验室的一批骨干工程师为肖克利获得诺贝尔奖举杯祝酒。图片由计算机历史博物馆提供

在他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。这涉及一个称为掺杂的过程——将必要的杂质引入原本纯的硅中。虽然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区域是必不可少的。这种电荷差异将晶体管转变为功能开关。

因此，Moore 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推出的应用程序中可行。

肖克利的离开和 Fairchild 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对威廉肖克利领导下的微观管理感到遗憾。这种环境令人窒息——最终导致团队脱离并成立了自己的公司。在 Fairchild Camera and Instrument 的支持下，该集团推出了 Fairchild Semiconductor。摩尔迅速晋升为首席技术专家和内部经理。

摩尔的工作得益于他在肖克利的研究，同时将新材料科学引入其中。他定义了 Fairchild 的扩散工艺，并为这项工作量身定制了熔炉。后来，他的工作涉及晶体管触点制造——他很快意识到铝与硅的搭配非常好。在规模化制造的世界里，铝因其友好的价格、丰富的资源和性能而受到人们的珍视。

以下进步也源于摩尔在 Fairchild 的时间：

半导体电路印刷平面工艺
1961 年推出第一个集成电路，光滑的二氧化硅表面使之成为可能
在引入第一个金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 方面取得显着进展

Fairchild Semiconductor 的第一款 IC 包括四个晶体管。图片由计算机历史博物馆提供

该团队在 Fairchild 内部取得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对于促进这一点至关重要。因此，工程师们仍然在当今大多数现代芯片中采用 MOSFET 技术。

一条传奇定律诞生

1965 年，戈登·摩尔 (Gordon Moore) 做出了强有力的预测，后来被称为摩尔定律。该定律至今仍被引用，规定硅的给定区域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认可，也是发展目标。他的理论是，计算能力每年都会增加，并在此过程中变得更便宜。

摩尔在十年后修改了这条规则。因此，他分享说晶体管数量每两年就会翻一番；他相信，虽然早期的改进更容易进行，但后期的进步往往会更缓慢地到来。

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

摩尔定律是在他在 Fairchild 任职期间产生的。不幸的是，在摩尔受雇的暮年期间，发展挑战开始影响到 Fairchild。基于 MOS 的创新并没有很好地从实验室转化为晶圆厂。此外，管理层变动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：遗憾的是，高层管理人员并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，搬迁到圣克拉拉——创建一家真正属于他们自己的公司——才是前进的方向。他们会把那家公司命名为英特尔。

英特尔成立于 1968 年，其主要目标是扩大芯片组生产规模。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内存架构在公司成立初期取得了显著成就。竞争对手的影响后来说服摩尔的公司改变路线。英特尔转而开始专注于微处理器——现代电子产品的计算核心。

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、能效和紧凑性方面进一步改进了这些芯片。“Intel Inside”成为 PC（和 Mac）世界的主流营销口号。

尽管如今竞争更加激烈，但英特尔仍占据全球处理器市场 75% 的份额。这种普遍存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 年之后，戈登摩尔终于于 1987 年卸任。他于 1997 年成为名誉董事会主席，并最终于 2006 年退休。

然而，摩尔在此期间并不是单线程的。从 20 世纪 90 年代后期开始，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。从那以后，他们被公认为加州最慷慨的慈善实体之一。自成立以来，该基金会支持了众多科学、技术、保护和教育项目。