爱华网《三联生活周刊》，1999年
多年以来，人类就梦想找到点金石，一种能使其他金属化为黄金的魔石。有谁会想到，这种点金石原来就是一片表面布满蚀痕的小小晶体呢?
在19世纪，铁路和电报无疑可算两件划时代的发明，人类社会的现代化进程由此开始。到20世纪末的今天，谁能够否认飞机和数字化电子计算机所发挥的同样巨大的作用呢?
然而这两项伟大技术的发展却经历了不同的道路。自从波音707在1958年问世以来，喷气式飞机并没有多大变化；波音747超级客机于1969年进行处女航，今天人们仍大量乘坐它云游四方。可是1969年对计算机业来说却仿佛遥远的过去。那一年，一家叫做Busicom日本计算器厂商造访了美国硅谷（当然，那时这块约48公里长、16公里宽的谷地还没有日后的美称），要求仅有一年历史的小企业英特尔公司为它的一种新型计算器设计一组特别的芯片。1971年，第一块微处理器诞生了。
微处理器是我们这个世纪人类最辉煌的成就之一。这话说得不小，如果30年前有人这么说的话，一定会遭到嘲笑。但每一年，每一天，微处理器都在接近我们生活的中心，不断进入越来越多的电子产品和其他产品之中。它的存在已经开始改变我们对世界甚至我们自身的看法。微处理器问世的当年，英特尔打出“一块芯片上的计算机”的广告，向全世界宣称“集成电子的新纪元已经来临”。但是，就连它自己也没有预料到，它向商业和社会领域发动的这场革命的规模如此之大。
据1997年的统计，全世界芯片的数量达3500亿块，其中包括150亿块微处理器。也就是说，地球上平均每个人拥有两块以上微处理器。《微处理器传》的作者迈克尔·马龙说：“历史上没有一种产品如此迅速地深入社会各个层面。”我们很难把微处理器仅仅视为一项普通的发明。
不过就在我们承认微处理器在生活中不可或缺的同时，我们已经由于习惯性的使用而开始对它漠然视之。所以，趁着它还没有变得完全隐而不见，让我们来看一看微处理器革命是怎么回事，这些用硅制造的小玩意创造了何种奇迹，以及它们对我们和我们的后代将产生什么样的影响。
微处理器改变了世界。你可以把每块微处理器想象成一座中等城市，上百万人在其中以光速奔跑
微处理器极大地改变了世界，我们已很难回想起在它诞生之前的生活究竟是怎样不同于现在。
如果我们把微芯片逐出它目前占据的每一块领地，其后果可能会吓坏每一个人。许多未拥有个人计算机的家庭都装有二三十块微处理器。如果失去这些微处理器，厨房会因为微波炉和洗碗机等等厨具的“罢工”而变得无用，电视机和录像机会一片漆黑，立体音响哑然无声，大多数钟表停摆不动。汽车通常至少拥有10块微处理器，缺少它们会寸步难行。飞机也将无法离开地面。没有了微处理器，电话系统会陷入瘫痪，街灯不再明亮，当然，全球5亿台计算机都成为废铜烂铁。这些还只是最明显的例证。往更深处说，工业国家的每一家工厂都得停工关门，电网、股票交易市场和全球金融体系悉数垮台。心脏起搏器和其他医疗设备的失效会威胁病人的健康，而产科病房内的婴儿监控系统将无法报告新生儿的生死存亡。
所有这一切突变的发生都是因为我们失去了一块微小的、方形的硅片，它只有指甲般大小，比一枚邮票还轻，由地球上最为丰富的海沙滤取而成。
这当然堪称一种奇迹。每天，成千上万块微处理器经过最为复杂的生产程序被制造出来。在芯片生产厂的车间里，一粒微尘都意味着灾难；车间比医院的无菌手术室要干净1000倍。甚至用来冲洗制成品表面的水都比开胸手术所使用的水更为纯净。
现代微处理器内含千万只晶体管，生产过程比建造原子弹的曼哈顿工程还要繁复；然而，微芯片却能够以每年10亿块的产量被大批生产出来。用一种直观的说法来刻划微处理器的复杂程度：你可以把每块微处理器想象成一座中等城市，里面遍布电线、下水道、建筑、街巷和家居。而且，在这座城市中，上百万人以光速在奔跑，并分毫不爽地在一场巧妙编排的集体舞中找到自己的位置。
而这还只是一块芯片。所有用来描述微处理器的惊人数据中，没有什么比马龙在《数字化的一天》（它是一本用来纪念英特尔成立30周年的摄影画册）中所提供的更令人动容：1998年，全世界集入微芯片的晶体管数目与同期加利福尼亚降雨的雨点数目相同。
这种使闻者目瞪口呆的数字统计令我们更加难于回答这样一个问题：芯片对我们和我们的后代到底意味着什么?
戈登·摩尔说：“我们才是真正的革命者。”量子的发现者普朗克说：“这是一场由可见领域向不可见领域、宏观宇宙向微观宇宙的转移”
30年前，在美国加州芒廷维尤一个租来的小楼里，罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔开创了英特尔的事业。他们以“集成电子”两个英文词中撷取开头部分，组合成公司的名字Intel，象征它将在集成电路市场上飞黄腾达。
英特尔第一年的营业收入是2672美元。1968年是一段革命的岁月：人们涌上街头举行反战示威；政治领袖们被暗杀；关于吸毒和暴乱的报道充斥报端。当时的人们很难想象并赞同戈登·摩尔的证断：“我们才是真正的革命者。”
英特尔公司华裔高级副总裁兼微处理器产品事业部总经理虞有澄博士后来回忆说，从英特尔的命名，可以看出诺伊斯、摩尔和安德鲁·葛洛夫从一开始就打定主意要朝集成电路的方向发展。而他们之所以对集成电路的未来前途会有坚定的信念，和著名的摩尔定律有很大的关系。
1965年，摩尔观察到一个有趣的现象：在18～24个月之内，芯片上的晶体管数量扩大一倍，而芯片的价格却保持不变。他因而发表摩尔定律，并大胆预测，未来这种增长仍将持续下去。在过去30年里，芯片业的发展一直遵循这一预言。
摩尔定律的精髓是，由于它预测半导体产品和技术每经过一年半至两年就会加倍发展，拥有更强大功能的新产品竞相快速出现在市场上，它等于强迫行业内的每个竞争者彼此超越，甚至自我淘汰现有产品。用虞有澄的话说，“你永远不能休息，否则就永远休息。”这样的结果促使半导体工业不停地前进，创造出日增的利润；利润增加后，可以投入更多的资源研究开发新一代的工艺技术，提供更便宜、更小、更好的产品。虞有澄指出，“摩尔定律并非物理学的定律。它根源于科技和商业的互动，两者相得益彰，构成一个良性的循环。”
但摩尔并不仅仅以预言而闻名，更具意义的是他讲过的一个关于微芯片的寓言：“我们需要为芯片找寻一种基质，因此我们考察了地球自身的基质。它主要是沙粒。所以我们使用了沙粒。”
“我们需要为芯片上的线路和开关找寻一种金属导体。我们考察了地球上的所有金属，发现铝是最丰富的。所以我们使用了铝。”
“我们需要一种绝缘体，我们看到沙子里的硅和空气中的氧可以合成硅二氧化物——即一种玻璃。它形成了保护芯片的完美绝缘层。所以我们使用了它。”
由此发展出金属氧化硅（MOS，metal oxide silicon）技术——利用金属、沙粒和空气——材料成本占总支出的比例还不到1%。这也许可以称为另一条摩尔定律：今天的数字财富来源于地球上最普通、也最丰富的三种资源，即沙子、氧气和铝。
硅所具有的独特的电子属性和化学特性，是摩尔定律等现象背后的原动力。神奇的硅是整个高科技工业的基石。虞有澄在《我看英特尔》一书中这样写道：“‘从海沙到黄金’，是对微处理器最贴切的形容。硅是从海沙提炼出来的，而硅制成硅片，经过加工蚀刻处理才产生微处理器。较少接触电脑产业的人，可能无法体会微处理器有多贵重。事实上它的身价和同样滤取自沙粒的黄金不相上下，有时候单颗微处理器的价格比一两黄金还高。许多电脑公司曾经有过微处理器失窃的纪录，有人甚至戏谑地说：‘不爱黄金，但爱微处理器。’”
为什么我们把摩尔关于硅的发现的故事称为寓言?因为整个过程中最有价值的东西是芯片的基本设计思路。这一故事的寓意是，思想比物质更重要。微芯片象征着世界范围内价值由物质向思想的转移。借用量子的发现者普朗克的话，这是一场“由可见的、能够直接控制的领域向不可见的领域的转移，由宏观宇宙向微观宇宙的转移。”
微处理器发明者马西安·霍夫一语道破其中真谛：“信息就是力量。我喜欢微处理器扩散那种力量的方式。”
工业革命使生产率足足提高了50倍，微处理器令工业革命黯然失色。摩尔定律意味着每经过6.6年，芯片的功能就会提高10倍，13年提高100倍，20年则达1000倍。
英特尔推出第一颗微处理器后，摩尔有一天曾一间一间屋子巡视他的住所，想象着每一件可以装上处理器的家用器具。他回忆道：“我一共想到了85件。而今天我回过头来数一数我身边由处理器驱动的器件——从我的闹钟到桌上的电脑，使用微处理器的器具达到了数百个。”
虽说生活在数字化时代，大部分普通人并不怎么与计算机打交道。芯片在多数情况下总被与计算机联系在一起，其实它在日常生活中的用途极为广泛。微处理器貌不惊人，但一旦被安装到适当的地方，它的处理和存储大量信息的能力就会使人们能够以从前难以想象的方式进行工作和生活。它为一些行业创造了巨额财富，而这些行业甚至25年前还不存在。
但微处理器也具有毁灭性力量。不少工作类别归于消失，不论它们属于蓝领还是白领范围范畴。电话接线员、飞机导航员、中层经理、秘书、排字工和银行出纳员都感受到新技术对他们的生命线的威胁。职业象棋选手可能是下一批牺牲品。革命从来不是请客吃饭。
没有人能够准确地预料硅革命会把我们带向何方，但至少人类对于巅覆现实的技术革新已拥有了某些经验。两个世纪前的工业革命使生产率足足提高了50倍——这惊人的一跃造成了一场社会大地震：工作和休闲方式都不复如昔；商业、教育、医疗、政府和宗教的面貌焕然一新；新的艺术和文学形式以及新的政治理论也不断涌现。更重要的是，它永远改变了我们对自身和家庭的看法，乃至我们对时间和宇宙的认识。
微处理器使工业革命黯然失色。它比历史上任何发明都进展得更为迅速：摩尔定律意味着每经过6.6年，芯片的功能就会提高10倍，隔13年就会提高100倍，经过20年则达1000倍!更加引人注目、也有点让人惊恐的是，迄今发生的一切还仅仅是微处理器故事的一个序曲。可以并不夸张地说，人类还得花费另一个世纪来完成这场革命。今天我们看到的围绕身边的奇迹可能只是更大的奇迹的一个极其微小的组成部分。
或许我们可以把微处理器称为一种元发明——即能够带动其他发明的发明。围绕着微处理器已经出现了上千种新的设备和产品，更多的还在后面。而这还不是事情的全部，因为微处理器同时为现有的产品和服务注入了新的活力。例如，冰箱和洗衣机都在向智能化发展。微处理器的杰出之处在于，它能够把智能嵌入几乎所有的物体当中。它可以在经过训练后适应特定的环境，对变化了的条件作出回应，并满足用户的独特需要。
因此，帮助我们设计自己的生活可能成为微处理器的最大功用——它可以张扬最为宝贵的个性和自由。
到2011年，带有10亿个晶体管的微处理器每秒将能处理1000亿条指令。摩尔也承认，2010年看来会出现一些难以逾越的障碍。
1999年3月8日，虞有澄访问北京，向人们展示英特尔新推出的奔腾III处理器。他在演示会上宣布，2月23～25日在美国加州举办的英特尔开发商大会上，该公司创造了新的频率纪录：用奔腾III处理器实现了1GHｚ的运行速度。这是半导体业首次打破GHｚ极限。
自从英特尔第一块微处理器即4004处理器诞生以来，芯片不断突飞猛进，功能越来越强大。4004有2300只晶体管，而奔腾III的晶体管数为950万个，比奔腾II多了200万个。英特尔第一块８位处理器8008以８MHｚ速度运算，而奔腾III的主频速度达450和500MHｚ。第一台个人计算机所使用的8088处理器每秒执行100万个指令（１MIPS，MIPS是每秒百万条指令的缩写，用以衡量计算能力），而目前的奔腾处理器每秒执行的指令数超过4亿个（400MIPS）。1991年，配有英特尔486处理器的PC机每MIPS处理功能价值约为225美元，而今天的奔腾处理器每MIPS处理功能价值仅两个美元。正像摩尔指出的那样：“如果汽车工业达到了半导体工业的发展速度，一辆劳斯莱斯轿车每加仑汽油可以跑到80万公里，而保存这辆车的价钱还不及扔掉它划算。”
英特尔董事长安德鲁·葛洛夫预计，这种无法阻挡的发展态势至少将持续15年以上，也可能持续30年，到2011年，带有10亿个晶体管的微处理器每秒将能处理1000亿条指令。
并不是所有人都像葛洛夫那样乐观。惠普公司首席实验室科学家斯坦利·威廉斯说：“此时此刻，我将2010年看作是一张黑幕。但我不知道幕后是什么。”因为到那个时候，目前的技术发展趋势终于有可能会使计算机芯片因体积过小而不能有效工作，而且也因为成本过高，不能投入生产。
《洛杉矶时报》认为，在两个基本发展趋势的共同作用下，“经典”半导体设计宣告结束。其中一个发展趋势是由于需要制造更小和更精密的芯片，极高精度装置的成本居高不下。
英特尔最早期产品上的集成电路有12微米宽，今天则正从0.25微米向0.18微米过渡。相比之下，人的一根头发粗约100微米。随着晶体管的缩小，用于在硅片上蚀刻数百万个如此微小装置的设备成本将持续上升。1997年，一个半导体芯片工厂的投资超过了20亿美元。到2005年，它将增加到100亿美元。那时，制造计算机芯片的资金几乎会演变为政治问题。
第二个限制因素更具有根本性：电子行为。诸如微处理器等这样一些电子装置实际上是在电路中发送带电电子流并通过逻辑“门”来工作的，逻辑门是用来实现“开”或“关”的，开关状态取决于是否有电流。今天的芯片需要同时有几百个电子来开关逻辑门。随着芯片体积越来越小，所需要的电子数也会随之减少。这很好，因为这意味着芯片的能耗降低了，而且芯片工作时的热也减少了。但是这也有不利的一面：用于开关逻辑门的电子数越少，背景噪声的影响就越大。
威廉斯说：“当你将电子数减少到只有几十个的时候，你就会遇到统计学上的问题。5个电子是‘开’还是‘关’? 到了你谈论这么少的电子数的时候，每100个逻辑门中就会有一个处于模糊状态，而这是不能接受的。”
接下来的是“量子效应”。在亚原子水平上，牛顿的经典物理学普遍定律不再适用了。电子的行为变得不可预测，而且时而有如粒子，时而有如波，显得稀奇古怪。这种行为只能从概率范畴来理解。
摩尔也承认，2010年看来会出现一些难以逾越的障碍。“自然法则限定了我们能走多远。”
英特尔公司总裁克瑞格·贝瑞特却并不这么想。他说：“我在英特尔已经干了20多年了，戈登·摩尔总是不停地说，芯片不可能跟上摩尔定律的步伐，但是它却跟上了。”
到晶体管诞生后整整100年的2047年，计算机芯片的功能将比现在强大100亿倍。此外，芯片的价格也便宜得令人难以置信。过去，微处理器是一种工具。现在，它是一个伙伴。谁知道将来它会扮演什么角色呢?
1874年，美国宾夕法尼亚州的首席地理学家警告说，照明所用的煤油会很快耗尽美国的石油储藏，所有人都将不得不在黑暗中生活。然后得克萨斯人发现了石油。
如释重负的心情没能持续多久。1916年，联邦政府预测5年内石油生产将会达到高峰，油源消耗殆尽。这是在中东发现大油田之前。
70年代能源恐慌再次袭上人们心头。他们没有想到工程师们大大提高了海上石油开采的能力。世界范围内被证实的石油储藏据1950年的统计，可供人类使用24年；今天，这一统计是45年。
以此为鉴，我们可以说许多关于微电子革命的预言是错误的。这些预言认为，电路已经很小了，它们不可能永无止境地小下去。
石油业的故事还告诉我们，为什么关于芯片的预言站不住脚。利润刺激会驱使人们向前，重赏之下必有勇夫。石油业每年产值达3400亿美元，因此为发现创造性的开采石油的方式提供了足够的动力。1998年，全球半导体销售额为1220亿美元——并且还会越来越快地赶上石油业。
事实证明，你可以超乎想象地在硅上蚀刻出更细的线路，从芯片中排除更多热量，并在一个模件中协调更多的芯片。
如果工程师们真的遇上难以逾越的障碍，他们会尝试截然不同的事物。要是芯片表面容不下更多晶体管，你可以试着利用芯片的第三维，向上或向下找补，就像在寸土寸金的大都市中盖摩天大楼或挖地下铁道一样。要是无法缩小芯片或排除热量，就去试试其他半导体，如砷化镓或锗化硅等。要是电子电路本身太慢，那就把它抛在一边，换成以光波运行的光子电路。
量子效应也不应该使我们感到绝望。对许多科学家来说，量子力学可能还是数字计算的拯救者。当电子装置的体积小到一定程度时，它的性能肯定会受到量子效应的影响。研究人员正致力于研究利用（而不是克服）量子效应的方法。可以预见，量子计算会带来崭新的应用。
如果工程师们能够让摩尔定律继续存在50年，他们会实现一些绝妙的梦想。微处理器可能会被织入衣服和鞋中。你的家居可能会根据你身处哪一个房间对灯光和温度进行相应的调整。互相握手的动作可能会在两个人之间传输数据。到晶体管诞生后整整100年的2047年，计算机芯片的功能将比现在强大100亿倍。此外，芯片的价格也便宜得令人难以置信。
到那时，芯片不仅会说话，更重要的是，它还会倾听。我们同它的关系会变得匪夷所思。过去，微处理器是一种工具。现在，它是一个伙伴。谁知道将来它会扮演什么重要角色呢?
多年以来，人类就梦想找到点金石，一种能使其他金属化为黄金的魔石。有谁会想到，这种点金石原来就是一片表面布满蚀痕的小小晶体呢? 在一代人的时间之内，微处理器由一种巧妙的技术新品变成了人类的一个不知疲倦而又不声不响的工作伙伴。或许，到下世纪初，你接触的每一样东西都将装有芯片，并且芯片晶体管的数量几乎与天上的星星一样多。
