真空管的改進不在於小型化，而在於功率密度的提升。
自1971年第一個微處理器問世以來，已經走過了四十八個年頭。在這段時間裡，可以塞進晶片內的電子元件的數量增加了整整七個數量級，這種提升速度相當於電晶體數量每隔兩年翻一番。
你可能認為，只有半導體晶片的電晶體密度保持了這樣神奇的改進記錄，其實，真空管電子器件的性能改進也同樣驚人，只是它改進的關鍵指標和半導體器件有所不同罷了。
二極體是真空管最簡單的形式，它是由約翰·A·弗萊明於1904年發明的。短短三年之後，電子管之父李德弗雷斯特發明了三極體，到了二十世紀二十年代，他又發明了四極管和五極管。這些「網格」形式的電子管使用網格中的電壓從一個電子源中調製出電流。對磁控管－另一種通過磁場擠壓電子產生微波的真空管－的研究催生了1935年在該領域的頭號專利，並促成了英國在1940年首次進行的雷達部署。首先應用在雷達中，後來在衛星通信和高能物理領域得到推廣應用的速調管在1937年申請了專利，之後，到了二十世紀六十年代中期，蘇聯首次發明了微波，它可以產生毫米波功率，用於加熱材料和等離子體。
這幾代真空管的功率密度取得了突飛猛進的進步，它表述的是通過器件傳輸的最大功率的概念，最大傳輸功率和電路橫截面積成正比，和工作頻率成反比。1960年，時任RCA微波研究實驗室主任一職的Leon Nergaard提出，將平均功率密度作為比較真空管不同代際器件性能增長的品質因數。四十年後，Victor L． Granatstein、Robert K． Parker和Carter M． Armstrong在1999年5月的IEEE會議論文中估計功率密度已經達到兆瓦和千兆赫乘積的數量級。
這些研究人員展示了真空管的數次連續創新浪潮：早期真空管的功率密度很快被磁控管的功率密度所超越，然後又被速調管的功率密度超過，最後，在二十世紀七十年代，它們又被迴旋振蕩器和自由電子雷射器的功率密度革了命。每一代器件家族都遵循了正常的生長消亡曲線，即它們都在遷移到下一代產品之前達到了其物理極限。
從二十世紀三十年代中期到六十年代後期，網格形式真空管（三極體和更高極管）的最大功率密度增加了四個數量級。在同樣一段時期內，腔體磁控管和交叉場放大器的功率密度提高了五個數量級。在1944年到1974年之間，速調管的最大功率密度增加了六個數量級。二十世紀六十年代到2000年之間，微波和自由電子雷射器的最大功率密度指標也取得了同樣的進步。
如果在半對數坐標圖上繪製真空管器件的整個生長曲線序列，則可以發現，曲線的包絡形成一條直線，大概每十年增加近1．5個數量級。我初次看到這張圖表時，馬上意識到真空管功率密度的上升速度非常接近於摩爾定律所指出的增長率，並且通過一個簡單的計算證實了這個速度判斷。在1935年到2000年之間，這條直線包絡線的年複合平均上升幅度表明，真空電子管器件的最大功率密度的年度增長率正好幾乎相當於35％ － 基本上與1965年後半導體晶片上電晶體密度的年複合平均增長率相同。
需要指出的是，真空管和集成電路的增長包絡線反映的是不同的品質因數。不過，值得注意的是，真空管在功率密度上的改進速度和集成電路在電晶體密度上的提升速度一樣快，這種規律早在1965年戈登·摩爾以摩爾定律的形式針對集成電路定義下來之前就一直在發揮著作用了。