7月里闷热的一天，深圳市华强区，这片区域横跨了好几条街道，像是一个巨大的菜市场，只不过，这里贩卖的并不是海鲜或者肉食，而是电路板和手机。 《连线》杂志的记者和深圳本地人罗杰·王（Rogcr Wang）—起来到这里，小王毛毛躁躁的，但是很热情，他的工作是为自己的公司——从事电子产品研发与制造的全汇通科技（AQS）进行电子产品采购。我们今天要寻找的是红米1S型手机，由手机产品初创公司中的佼佼者、中国最著名的电子产品制造商小米公司出品。 小米公司通过在线闪购的方式限制可出售产品的数量，从而改变了供需平衡。这种销售模式以严格管控及精益生产为基础，厂家每次仅放出很少货量，很快就会被一抢而空，只有极少数非常幸运的抢购者才能够有机会以近乎出厂价的低价格买到产品。不过很多手机都落到了倒卖者手中，而我们今天的任务就是以最实惠的价格买到一两部原装正品的红米1S。 小王带领我在拥挤的人群中穿梭，来到了远望数码商城，这里的手机产品交易大厅占据了整整一层楼面空间，好几百个摊位紧凑地排列着。这里只接受现金交易，因此，有诚意的买家通常都会带着几厘米厚的大捆钞票来到这里，每一个摊位都配有嵌在墙壁中的保险箱。如果你没有带着装钞票的皮包，你就一定是个游客；如果你是游客，你就会上当受骗。所以我们背了一个包，虽然我们携带的那沓现金只有一厘米厚。 小王带我们来到商城最里面的一个已经有些陈旧的摊位，摊主拿出两个塑封完整的牛皮纸盒子，要价800元人民币每台，比网上闪购的价格高出100多块钱。我们担心会买到假货，便刮开包装盒上的防伪码，到小米官网上进行验证。这些手机是真货——至少包装盒是真的。我们给手机充上电，查看内核与基带配置的版本号。就在我们验货的同时，不时有其他买家过来买手机。成捆的现金转手，验钞机在不停工作，摊主忙着开具收款证明。验明真货之后，我们满意地把钱放在柜台上，然后消失在嘈杂的商城里。 尽管价格低廉，红米1S仍然是一部电池寿命超长并且性能可靠的手机。它使用高通骁龙400四核1.6GHz处理器——相对于三星S3机型使用的猎户座4412四核1.4GHz处理器来说，是一个不错的替代选择，并且，前者的价格只是后者的一小部分。来势汹汹的消费者们似乎也认同这一评价一仅在2014年，就有超过6000万部小米手机售出。成立于2010年的小米公司是如何在短短5年时间内迅速崛起，并且对苹果与三星构成相当威胁的呢？ 一部分答案就在金属硅材料本身。我们知道，一个处理器的内部包含有亿万个晶体管。而每个晶体管的质量则取决于一个单一的指标，叫作“栅长（gatclcngth）”。简单来说，晶体管的栅长越小，它的质量就越高，在过去50年中，晶体管的栅长以每年16%的速度在持续缩短。英特尔公司联合创始人高登·摩尔在1965年发表了一篇题为《在集成电路中整合更多元件》的著名文章，对这一趋势做出了预测，随后便形成了今天的“摩尔定律”。 如果物理学真能如此简单就好了，我们就能够把任何事物的发展规律简化为一条在无限空间中永恒延伸的抛物线。2011年秋天，英特尔架构事业部执行副总裁兼董事总经理保罗·欧特里尼宣称，奔腾4型（Pcntium4）处理器的架构能够在其应用寿命内将运算性能提高到10GHz。现在已经是2015年了，你使用的计算机的处理器性能可能还是远远低于5GHz。实际上，英特尔在2004年突然改变了产品策略，当时该公司对酷睿（Corc）产品线重新做了调整，不再追求提高处理器的速度，而是将精力集中在研发多核中央处理器上。奔腾4型处理器内部结构的假设存在太多问题，所以被推倒重来；如今的“酷睿”产品线的架构实际上是由奔腾3型衍生而来的。 那么问题出在哪里？实际上，早在十年前，通过将晶体管栅长减半而提升处理器速度的方法已经到达了极限，因为随着栅长不断缩减，产生了一些琐碎的物理问题，致使能量消耗骤增。奔腾4型处理器理论上是可以达到10GHz的运算速度的，但是其双级运算器（ALU，是中央处理器的重要组成部分）的架构产生的热量会像个火炉一样，没有人愿意把这么烫的东西放在自己的膝盖上。一贯清晰明确的摩尔定律开始变得含混起来，因为现实世界的各种局限性开始一一呈现。
　　限制性能的首要因素是我们需要电池有多长的寿命，或者，如果以笔记本电脑为例，我们能够为中央处理器提供多少冷却机能。而从另一个角度来审视这一局面，各平台的处理速度趋于统一化，这意味着即使是非常年轻的初创企业，比如在竞争非常激烈的手机厂商中脱颖而出的小米公司，也能够研发出具有相当实用性的产品，并且其拥有的技术和产品性能很容易就可以与业界纵横多年的老牌公司媲美。 与处理器速度之争所不同的是，摩尔定律指出的规则（每过两年，单位面积内晶体管的数量就会增加两倍，从而让集成电路的性能提升一倍）在很多方面仍然奏效。比如固态硬盘（SSD，一种数据存储装置）现在已经有能力存储超过一兆兆字节的数据量；高端笔记本电脑已经能够配备12核中央处理器；而图形处理器（GPU）则已经达到千核量级。这种在相同成本之下获得双倍性能的能力被称为成本比例（cost scaling）。 摩尔定律——以及与之密切相关的成本比例——一直以来都相当可靠，因为它的基础原则非常简单。任何一个曾经通过缩小字号的方式把一篇论文打印在一张单页纸上的学生都已经发现了摩尔定律的规则。打开一个仅有文字的文档，将字号缩小50%。你处理的信息量没有变化，但是打印页数已经减少了一半。祝贺你，你已经省下了一半文档打印的费用。由于打印机是按页收费，你打印的每一张纸都输出了双倍的信息量。你已经实现了成本减半，性能加倍，这就是摩尔定律的规则。
　　晶体管栅长缩减比例的工作原理与打印机几乎完全相同：业界每年都在缩小打印在硅片上的电路的“字号”。可是问题在于，我们现在已经达到了极限，一个晶体管的宽度仅仅相当于几个原子的尺寸。行业现在面临的难题与你在屏幕上一直缩小字号时所面临的问题相同：当文字只有几个像素大小的时候，再继续缩小字号会让文字无法辨识。现有的替代方案，比如三维堆栈和由其他材料构建的系统等或许能够一次性满足摩尔定律的规则，但是目前还没有任N-种方案能够优雅并精确地实现栅长比例缩减；也没有任何一种方案能够像以前一样实现几个层级的成本缩减与性能提升。下一个发展方向将会是原子计算机。 可惜的是，在可预见的未来，原子计算机仍属于非常专业的设备，并且可能需要低温装置进行冷却。换句话说，未来10年内都不要指望你的口袋里能够装下一台这种电脑。 成本比例也让摩尔定律成为了电脑行业的伦敦银行同业优惠利率。缩小柵长可以让单位面积硅片上的晶体管每年增加30%（因为这些晶体管是依照二维阵列排列，所以栅长缩减能够在两个维度上增加排列密度）。这就如同整个电脑产业都由一个每年增值30%的政府基金资助。而复利的影响力非常强大：利率出现几个百分点的浮动就有可能使整个经济陷入或者摆脱大萧条。同样，摩尔定律揭示出的比例如果出现几个百分点的减少，都会让电脑产业发生翻天覆地的变化。 虽然电脑厂商已经为下一代产品投入了数以百亿计的资金，我们今天仍然可以看到价格比例已达极限的证据。图形处理器是价格比例的最佳示例。它们基于几千个处理单元制造，所以其性能、成本和单位面积硅片上能够容纳的晶体管数量之间都有着直接关联。 还是在2011年，当桌面电脑使用者们还在争先恐后地升级他们电脑的图形处理器，使其能够显示热门游戏《天际帝国（Skyrim）》中效果惊人的图像时，在夏威夷举办的国际贸易伙伴会议上却爆发了一次危机。在一场主题演讲中，显卡厂商英伟达（NVIDIA）公司的技术副总裁约翰·陈（JohnChen）严厉谴责了他们长期的硅片制造伙伴台积电（TSMC）。英伟达分析了台积电公司生产的下一代20纳米及14纳米处理器之后的结论是：它们毫无价值。芯片生产成本的增加已经超出晶体管栅长继续缩减带来的效益。因此，那些有幸在2012年买到-428纳米显卡的游戏玩家们会发现，过了三年以后，他们最好的选择仍然是28纳米的显卡。摩尔定律预测的公车已经晚点一年了，可是英伟达和超微（AMD）公司还在雨中等待它的到来。虽然某些高价值产品比如苹果公司的iPhone6和三星盖世S6在最新发售的机型中已经开始分别采用20纳米和14纳米栅长的芯片，但是更多产品若想享受到摩尔定律带来的成本比例缩减，仍然需要等待比以往更长的时间。