芯片有两个优势：较低的成本和更高的性能。这些均是指数级小型化的结果，这同样还为生产工艺注入很大的动力。 1965 年，于1968 年和 Noyce 联合创立芯片巨人英特尔的戈登·摩尔在一篇杂志文章上做出了预言，这便是后来广为人知的“摩尔定律”。摩尔定律预测，芯片上晶体管的数量每两年就会翻一番，这将促进处理能力的大幅提升。如何将更多微小的元器件高度集成在很小的面积上，就成为了影响芯片突破性进步的决定性因素。

　　芯片制造商 40 多年来一直保持这一指数级增长。英特尔于 1971 年推出的首款计算机芯片内包含 2,300 个晶体管。1989 年推出的 i486 具有 1,200,000 个晶体管，2000 年推出的奔腾的晶体管数量已经达到 4200 万。而英特尔最新的 45 纳米芯片则内置 8.2 亿个晶体管。

　　与原子共舞

　　摩尔定律也多次被预言要终止。根据定义，没有任何指数是永远存在的，尽管芯片制造商始终在寻找各种手段来力争“永远”。去年九月，戈登·摩尔预测，这一定律还会再持续至少 10 到 15 年——这期间，新的挑战还不断产生，可能会导致摩尔定律终止前行的脚步。但是有很长一段时间，似乎计算机世界最著名的定律难以挺进 21 世纪。

　　为保持摩尔定律所述的呈指数级增长，晶体管的体积大约每 24 个月就需要缩小一半。这一小型化战争使晶体管的其中一个关键部件达到极限：即栅极和通道(当晶体管打开时电流流经该通道)之间的绝缘层——二氧化硅(SiO2)。每新一代芯片中该绝缘层的厚度都在不断减小——直到前两代产品，其厚度只有 1.2 纳米 也就是 5 个原子厚。英特尔工程师简直一个原子也无法再缩减了。

　　随着绝缘层越来越薄，便引发了漏电率问题。它就像一个滴水龙头：绝缘层开始将电流漏到晶体管。这就导致晶体管行为异常，浪费掉很多能源。结果就是：芯片用掉越来越多的电流，从而产生额外的热量。

　　根本限制

　　漏电的晶体管是半导体行业面临的最大挑战：若不是取得重大突破，他们会发现自己仍在同长期预期的根本限制作斗争。这不仅意味着摩尔定律的终止，它还有可能使过去十年的数字革命嘎然停止。每 24 个月性能就翻一番的计算机芯片也只能成为历史了。

　　通过加厚绝缘层，我们找到了这一危机的解决方案。只有采用不同的材料做绝缘层才能解决这个问题——包含额外原子。2007 年 1 月，英特尔宣布，四十年来首次采用铪代替二氧化硅作绝缘层，铪是一种银灰色的金属，它具有较好的电子特性，并可将漏电率降低 10%。戈登·摩尔自己也将此次突破称为“自上世纪六十年代以来晶体管技术最重要的变革”。

　　然而，这一突破也仅仅是该解决方案的一半。新材料原来与晶体管的另一个重要部件——栅极不兼容。更糟的是，采用新绝缘材料的第一批晶体管效率甚至比原先的晶体管还要低。答案同样在于采用一种新的栅极材料：一种独特、专有的金属组合，英特尔将其作为一个严加保守的秘密。

　　2007 年 11 月 12 日，英特尔推出了采用这些新材料，并基于 45 纳米生产工艺的新一代芯片。相比原先的 65 纳米生产工艺，这一更纤巧的生产工艺支持英特尔将同一表面上晶体管的数量增加近一倍，从而支持公司在增加晶体管总数或者制造更纤巧的芯片之间进行选择。由于 45 纳米晶体管比前一代晶体管更加小巧，因而其接通和断开所需的能源也降低达 30%。结果就是：英特尔的新一代 45 纳米芯片不但开创了新的性能记录，还实现了能耗降低方面的一次重大突破。

　　晶体管技术的不断提升已经让处理器越来越强大