科技的快速发展带来了世界的日新月异，而摩尔定律是发展经验中最闪耀的金石之一，也是为大家所熟知的重要定律，然而，本文要谈的不是摩尔定律的优越性，而是摩尔定律逐渐失效带来的不可确定的未来。
       首先，我们说到了摩尔定律，自然要陈述一下什么是摩尔定律，在人类所有的发明创造中，20世纪中期晶体管和集成电路(Integrated Circuit, IC)的发明，是人类创造历史上的一个重要里程碑。
      如今，IC已与我们的生活高度融合，几乎所有的机电一体化设备和装置中都离不开IC芯片。
而在半导体工业界中，有一个神奇的定律，它在告诉人们，IC技术的发展是按照什么速度在向前演化，这就是伟大的摩尔定律，它是一个广为人知的定律，它既不是物理学定律，也不是经济学定律，它只是半导体业界中的一个通俗易懂的预言。摩尔定律的大意是：单位面积芯片上的晶体管数量每两年能实现翻番。摩尔定律的一个伟大之处在于它是“自我实现的预言”，也称为自证预言。因为自从在1971年提出，IC集成度的曲线几乎与之完全吻合，因此根据这个预言，人们可以预期芯片上元件的密度如何随时间变化。
       那为什么我要说摩尔定律逐渐失效了呢？首先，近几年来，我们可以从微软总裁给出的IC更新周期图中可以看到，这个 1971 年提出的定律，在支配计算领域长达 44 年的时间之后，终于开始出现了明显的变化，在2015年的时候，英特尔CEO重点声明在之前的摩尔定律中的芯片更新的周期从2年延长到了2年半。当然，本文不是对摩尔的正确与否进行个人批判,本文的目标不是谈过去，而是以个人的角度谈一谈摩尔定律失效之后的未来，我们的世界发展的各种不确定性中的几种可能。
       试图让电子元件变得更小更密集的要点是什么呢？如果两个元器件要相互通信，并且已知恒定的光速，也就是，电子元器件相互传递信息的最大速度，那么元器件之间的距离越短，它们之间相互影响的速度就越快。并且，电子元器件的尺寸越小，一个特定表面上密集的数量就越多，这个芯片就能够具有更强大的性能，因为它有更多的元器件来做更多的事情。那么，微处理器公司就一直承受着让器件不断按比例缩小的压力，只要有一个公司先人一步获得了更先进的缩小器件的技术，它就能得到同尺寸下更强大的计算性能，从而获得更大的市场。
      因此，显而易见的，一个IC芯片公司的生死存亡从器件的比例和大小就开始了：按比例缩小，让晶体管变得更小，让电路变得更小，让设备变得更小，让散热变得更少。如果一个公司在这场狂热的赛跑中落后了，它将失去销售额并且破产。根据行业经济学，如果竞争公司在开发周期领先 6个月，并且先于这个公司发布了一系列的产品，这个公司就将陷入很不利的处境。
       我们现在已经习惯了新一代的芯片和计算机每隔一两年就会问世。打个比方，新一代的手机处理器每隔一两年就会问世，这样我们就知道如果我们等6个月或者一年的时间，我们将能够用同样的价格买到性能更好更优越的计算机或者智能手机。摩尔定律可能是我们这个时代里最重要的科技和经济现象之一。它一直在为推动全球经济的数字革命。现在许多国家的许多工作机会和很大比例的 GDP都和电子、计算机、通信产业有很大的联系，因此，如果摩尔定律开始失效的话，人类社会必将会有蝴蝶效应一般的震动。
      而现在摩尔定律开始变慢了，我们不妨在科学层次找找原因，当电子元器件，特别是晶体管的尺寸变得越来越小，工艺的技术要求越来越高，最后达到了一个极小的等级，比如0.1nm级，这样我们就会到达分子原子层次，最新的工艺告诉我们，科学家已经至少达到了6nm左右的级别，当这个技术不断发展到分子原子级，也就是低于1nm时，我们不得不考虑的是我们要采用一套不同的物理原理来支配它们的行为。
也就是说，如果电子元器件的大小可以达到分子级别并且仍然有功能的话，那么新的物理原理将被采用。牛顿在17世纪发现的传统的经典力学不再适用，取而代之的是20世纪更新的量子力学。量子力学控制原子和分子的行为（甚至更小的级别）。举个例子，当芯片的硅表面上的电子元器件之间的电线长度下降到纳米级别（1纳米是十亿分之一米，相当于小病毒的大小），量子现象将会出现。这些现象明显打乱了通常在更大级别上的顺着电线的电子传送（也就是电流）。
      当然，现在的技术还没达到需要考虑量子理论带来的巨大影响的时间，占有很大的发展阻碍其实是热量的产生，一个物理计算学中常常被问到的问题是：“进行一个基本的计算步骤所消耗的最低热量是多少？”这是一个很平常的问题，但是当我们把手放在我们的手机，我们的个人电脑上，就像我们在运行程序时触摸键盘，我们能清楚意识得到我们的计算机在产生热量，当我们运行越复杂的程序时，计算产生的热量越高，计算机的温度越高，那么，我们就知道，计算机内部的操作会产生热量，技术性的来说，当一个寄存器的内容被改变，意味着增加它的次序，让它少些随机性或者说混乱程度，那么，它在热学里面的一个属性就是熵会增加，在一个封闭系统中，总的熵值是不会增加也不会减少的，当我们使用计算机的寄存器，减少计算机内部器件的熵值，那么根据守恒，多余的熵就会以热的形式散发到部件的周围环境中，所有元器件熵的减少积少成多，散发的热量越来越多，便有了我们感受到的发热，这就是“与”门，“或”门等等固有的发热问题，那么我所解释的这些其实引出了一个重要的问题：当我们在有限的空间里不断地增加元器件数目，从100nm放一个元器件到1nm放一个元器件，最后在一个分子尺寸放一个元器件，如果我们依旧没有解决基本电路的发热问题，如此高度密集的电路不但会因为热量而融化，甚至会发生爆炸，这种高密度的电路即使被制造出来，也是每个人手中的不定时炸弹。
       从这几个角度来看，达到电子元器件的大小的最终瓶颈只是时间问题，在我们不断比例缩小我们的器件时，我们不得不把问题从传统的物理学扩张到分子原子级别的量子物理层次上去，这是可能在二十年甚至不到十年之后就会发生的事，就个人观点而言，这几乎是一种必然。
      那么，我们不往20年之后想，往我们的近处，把目光锁定在10年之内思考，在摩尔定律的时间周期越来越长的今天，当我们以艰难的步伐接近电子元器件大小的传统物理瓶颈，计算领域将会发生什么改变？IC企业会从什么角度来以更少的成本增加竞争力，业界的技术大牛也有了一部分答案，我们可以在这里总结如下：首先，我们可以从根本上改变芯片的设计，针对这个问题，一个解决方案是重新设计隧道和栅极。按照惯例，晶体管一直是平面的，但自从 2012 年之后，英特尔给产品增加了第三个维度。要启用它来生产出只有 22 纳米距离的芯片，它切换到了被称为 “finFETch” 的晶体管。这个产品让一个通道在芯片表面竖起来，栅极围绕着该通道三个裸露的方向，这使得它能够更好的处理发生在隧道内部的任务。这些新的晶体管做起来比较棘手，但相比过去相同尺寸的版本，要快 37%，而且仅仅消耗一半的电量；从材料领域，我们可以寻找更强大的基本组成材料，以前是硅，当我们把硅的电学属性利用到了某种极限，也许可以试试用更有效率的合成材料，比如SiGe，石墨烯等；从计算框架上寻找更好的框架去进化我们现有的框架，比如在芯片内使用更好的存储方法，甚至于在元器件中用光传输来代替电传输。还有很多想法，但唯一能确定的是，摩尔定律的黄昏终将到来。
      摩尔定律的黄昏已经在到来的路上，但是正所谓“不破不立”，当我们的技术达到了一个瓶颈，往往就意味着技术需要更高层次的理论去支撑，当我们突破了这层壁垒，往往就意味着涅槃重生，而当我们以十年乃至二十年之后的角度去思考IC技术的发展，我们可以看到这些词的产生：量子计算，人工智能。量子计算也许就是解决无热量，超越分子尺寸，三维计算限制的关键技术，量子计算在某种意义上可以同时进行多次计算，并拥有传统计算机2^N倍的基础能力，第一台大型量子计算机的产生也许会带来人类社会的巨变，就像信息革命的第一台ENIAC通用计算机的诞生。说到人工智能，虽然我们现在的智能机器已经发展到了一个很高的等级，从未来的角度来看，现在的人工智能依旧只是普通的计算机器，还远远不到人工智慧的等级，因为目前还没有任何智能机器能和一个普通人类生命一样去思考，去想象，去做梦，但它对某些特点问题的处理速度和精度上是不亚于人类专家甚至远远超过的，当有一天我们的理论越来越完善甚至往下一层次发展，摩尔定律的消失也许就是人类文明爆炸发展的起点。