集成电路能在一片硅上放入多个元件之后，新的问题出现了：芯片到底能变得多复杂？如果制造工艺进步，晶体管可以做得更小，一块芯片上就可能放进更多开关。更多开关又能组成更大的存储器和更复杂的处理器。

摩尔先是在数过去的芯片

1965 年，时任仙童半导体研发主管的戈登·摩尔（Gordon Moore）整理了早期集成电路的数据，并尝试预测接下来十年的变化。他观察到，在当时的成本条件下，一颗芯片上能放的元件数量增长得很快，于是估计未来一段时间可能大约每年翻一番。

后来常说的‘摩尔定律’，不是物理学家发现的一条自然定律，也不是保证每家公司每年都能按日历把晶体管数翻倍的承诺。它从一个行业趋势观察，变成了制造商、研究者和投资者共同期待的目标。大家为了接近这个目标，投入更先进的光刻设备、更大的晶圆、更精细的工艺和更巧妙的电路设计。

1975 年，摩尔根据新的趋势重新估计，认为元件复杂度可能改为大约每两年翻一番。不同年代和不同芯片并不会整齐地按同一个节拍变化。它更像一张路线图：人们努力让芯片持续变得更密、更便宜、更有能力，但每一步都要解决真实的制造难题。

为什么计算机这么在意‘记住’？

处理器会计算，却需要地方临时存放正在用的数据和指令。早期大型计算机常用磁芯存储器：把很小的磁环排成网格，用不同方向的磁化状态保存信息。磁芯可靠，但装配复杂，想让容量增加、体积缩小并不容易。

半导体存储器把信息放到芯片里的电路状态中。1970 年，英特尔 1103 动态随机存取存储器（DRAM）上市，后来成为重要的半导体内存产品，并开始在价格上挑战磁芯。DRAM 需要定期刷新保存的电荷，所以名字里有‘动态’；我们今天电脑里常说的内存，也大多属于 DRAM 家族。

这里不用记住每个存储单元的电路细节。先把它想成越来越密的格子柜：每个格子可以保存一个很小的信息。格子越多，机器能同时处理和记住的资料就越多。芯片厂商因此不断寻找更好的材料、结构和制造方法。

工艺进步、市场需求和设计一起推着芯片向前

增加晶体管数量并非只靠把图案缩小。芯片还要能散热，信号不能彼此干扰，电路要能在工厂稳定制造，做出来之后也要经得起测试。更先进的光刻可能帮助结构缩小；硅栅等工艺能帮助提高密度和速度；存储器阵列的规则排布，也特别适合把很多重复单元放在一块芯片上。

因此，芯片进步不是一位科学家或一种机器单独完成的。材料研究、工艺设备、逻辑设计、工厂管理、计算机用户需求和资金投入都参与其中。摩尔定律之所以影响深远，也因为它让行业有了一个可以讨论、规划和检验的共同指标。

更多开关，终于可以把处理器也放进芯片

当一块芯片能够容纳成千上万个晶体管时，人们开始尝试把计算机最核心的计算与控制电路压进一颗芯片。存储器芯片和逻辑芯片的进步，为这件事铺了路。下一篇我们会看一个具体的委托项目：日本计算器公司需要一套定制电路，英特尔工程师重新设计后，做出了 4004 微处理器。