摩尔确信，最终一定能够证明集成工艺是经济合算的。在1965年发表的论文中，为了证明集成电路拥有无限光明的未来，摩尔在一幅曲线图中按照先后顺序绘制了5个时间点。第一个时间点是仙童半导体公司首款平面晶体管问世，随后是公司的一系列集成电路产品推出的时间。摩尔采用的是半对数曲线图，其中一个轴是分度不均匀的对数坐标轴，另一个轴是分度均匀的普通坐标轴。指数函数在这种坐标图中会被显示为直线。而摩尔所画的，连接这5个时间点的线大约是一条倾斜的直线，其倾斜度恰好对应集成电路上每年翻倍的元件数量。
从这条小小的趋势线出发，摩尔作出了大胆的推断：这种翻倍现象将继续维持10年。他预测，到1975年时，集成电路上的元件数量可以从64个增加至6.5万个。实际上，摩尔的推测几乎完全正确。摩尔于1968年离开仙童半导体公司，并与别人共同创立了英特尔公司。而英特尔公司在1975年所筹备推出的一款电荷耦合器件（CCD）存储芯片中，大约有3.2个万元件——仅比摩尔的千倍增长预测结果少了一半。
在回顾这篇令人瞩目的论文时，我要指出几个经常被人们忽略的细节。首先，摩尔预测的是电子元件的数量——而不仅仅是晶体管或其他器件（例如电阻器、电容器、二极管）的数量。许多早期集成电路上所含有的电阻器数量的确要比晶体管多。后来，较少依赖非晶体管元件的金属氧化物半导体（MOS）线路问世时，数字时代才真正开启。晶体管开始发挥主导作用，它们的数量就成了衡量集成电路复杂性的更为有效的指标。
这篇论文还展现了摩尔对集成工艺经济性的关注。他所定义的每个芯片上的元件数量并非最大值或平均值，而是当每个元件的成本达到最小值时的元件数量。他已经认识到，一个芯片上能够集成的元件数量和具有经济意义的元件数量并不一定等同。相反，每一代芯片加工技术都存在一个“最佳状态点”。芯片上的元件越多，单个元件的成本便会越低。但是当超过一个临界点之后，在既定空间内集成更多的晶体管将会增加出现致命缺陷的可能，并降低有效芯片的产出率。从该临界点开始，每个元件的成本将开始升高。集成电路设计和生产的目标便是——现在仍旧是——达到这个最佳状态点。
随着芯片加工工艺的改进，达到最佳状态点时的元件数量已越来越多，每个元件的成本也越来越低。在过去50年里，晶体管的成本已经从30美元（按照现在的币值计算）下降到十亿分之一美元左右。摩尔几乎未能预测到如此大的降幅。但是，早在1965年，摩尔就已意识到，集成电路作为分立元件的替代品，将从高成本、高性能转变为低成本、高性能。无论是性能还是经济方面，都更倾向于集成工艺。
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10年之后，摩尔重温并修正了他曾经的预言。在他为1975年的IEEE国际电子器件会议所做的分析报告中，摩尔首先解答了元件数量翻倍如何实现的问题。他提出，这一变化趋势是由3个因素决定的：越来越小的元件尺寸、不断增加的芯片面积和“器件精明性（devicecleverness）”，即工程师能够缩小多少晶体管之间的未使用面积。
摩尔认为，呈现翻倍趋势有一半是因为前两个因素，另一半则应归功于“精明性”。但是对于英特尔公司当时正准备发布的CCD存储器，他认为精明性将很快不再发挥决定性作用。在CCD阵列中，所有器件均密密麻麻地排列成紧密的网格状，已经没有多余空间可进一步节省。于是，摩尔预言，未来的翻倍趋势很快将只受两个因素驱动：更加微小的晶体管和更大面积的芯片。而后果便是翻倍速度将减半，元件数量从每年翻一倍减缓为每两年翻一倍。
具有讽刺意味的是，事实证明CCD存储器太容易出现故障，因此英特尔公司并未发布该产品。尽管如此，摩尔的预言却在逻辑芯片上得到了验证。以微处理器为例，自20世纪70年代起，微处理器上的元件数量便一直在以每两年翻一倍的速率增加。而带有由完全相同的晶体管组成的大规模阵列的存储芯片则增速更快一些，每隔约18个月，元件数量便会翻倍，其主要原因是这种芯片的设计更为简单。
在摩尔确定的3个技术驱动因素中，有一个变得极为特殊：缩小晶体管的尺寸。至少在一段时间内，缩小MOS晶体管——我们现在仍在使用的硅栅晶体管——的尺寸的确能够实现工程领域内极少出现的一项成就：无须权衡取舍。按照以IBM工程师罗伯特•登纳德（RobertDennard）命名的度规法则，后继一代的晶体管性能总是比前一代更加优越。晶体管尺寸的不断缩小不仅可令一块集成电路上容纳的元件数量更多，也让晶体管的运行速度更快，耗电量更低。
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