Закон Мура: 50 лет и дальше
В апреле 1965 года журнал «Электроника» Гордон Мур сделал амбициозное, но не совсем необычное наблюдение за тенденцией размера компонентов на полупроводниковых пластинах. В статье, озаглавленной «Cramming More Components On Integrated Integrated Circuits», соучредитель Fairchild Semiconductor заявил, что количество компонентов, «забитых» на интегральную схему, может легко удваиваться каждый год в течение следующих десяти лет. Его анализ сохранялся до 1975 года, когда он уточнял свое наблюдение на удвоение компонентов за один контур (или, наоборот, вдвое меньший размер компонента) до одного раза в два года вместо одного. Это было вызвано наблюдением Мура, что первоначальной увеличенной скорости помогала оптимизация компонентов, необходимых для хранения одного бита данных, тем самым уменьшая количество компонентов, необходимых для выполнения одной и той же задачи. Это простое наблюдение установило тон электронных инноваций на следующие 50 лет. Таким образом, закон Мура родился!
Oughta быть законом
Хорошо, закон Мура - не совсем закон; это скорее наблюдение, которое соблюдалось в течение примерно 60 лет и служит производственной моделью, с помощью которой производители полупроводников основывают свои производственные сроки. Цель этих разработчиков состоит в том, чтобы сократить размер компонентов (а именно транзисторов) через каждые два года, одновременно минимизировав стоимость интегральной схемы. Конечный результат можно манипулировать для удовлетворения потребностей потребителей. Ниже приведены три типичных теоретических случая.
- Больше компонентов на интегральной схеме того же размера дает вам более мощное устройство в одном и том же размере по той же цене.
- То же самое количество компонентов на более мелкой интегральной схеме дает вам ту же самую мощность обработки на меньшем устройстве по той же цене.
- Устройство того же размера с той же вычислительной мощностью позволяет получить более дешевую цену.
Бенчмарк
Закон Мура установил стандарт, по которому полупроводниковая промышленность измеряет три показателя: стоимость цепи, скорость цепи, размер транзистора. Когда эти три характеристики оптимизированы, мы, как потребители, видим результат как меньшие компоненты с улучшенной вычислительной мощностью по более низкой цене. Усилия по оптимизации компонентов схемы были проведены корпорацией Intel (также основанной Гордоном Муром) с 1968 года. Исследовательские и опытно-конструкторские группы Intel сократили размеры транзисторов, чтобы идти в ногу с законом Мура. Продвижения, подобные этим, позволили отрасли электроники повысить производительность во все более удобные пакеты.
Например, первый электронный компьютер общего назначения в мире (Electronic Numerical Integrator And Computer, ENIAC for short), спонсируемый армией США и разработанный в Университете Пенсильвании в 1943 году, смог выполнить простые математические программы (аналогичные Texas Instruments 'Ti-83), закодированные в него с помощью ряда переключателей и вакуумных ламп. Тем не менее, ENIAC весил 27 тонн и занял 1800 футов 2. Ти-83 был выпущен в 1996 году, весит всего 0, 5 фунта, и занимает чуть меньше 25-3. Следует отметить, что армия спонсировала разработку ENIAC для расчета столов для стрельбы артиллерийских орудий для боя по низкой цене в 6 000 000 долларов в сегодняшних долларах. Texas Instruments разработала Ti-83 для пыток учеников средних школ и колледжей в классе и кормила их зависимость от таких игр, как Block Dude и Drug Wars, все по низкой цене в 88 долларов США с бесплатной доставкой. Сегодняшние смартфоны имеют значительно больше возможностей в пакете меньшего размера. Понятно, что индустрия не отстает.
Конец дороги ", умирающий здесь в ближайшее десятилетие или около того." Это связано с препятствиями, возникающими при работе с кремнием порядка 5 нм или менее. Как минимум, можно с уверенностью сказать, что близок к концу прогресс в кремниевом полупроводниковом транзисторе
Однако, в то время как письмо Закона Мура подходит к концу, стремление и дух инноваций, которые он привил в отрасли, будут продолжать свою тенденцию. Привод исследователей для разработки более мощных устройств в небольших пакетах по более низкой цене будет продолжен путем исследования других технологий, материалов и конфигураций. Массивная миграция на облачные вычисления уже продемонстрировала свою перспективу благодаря огромной вычислительной мощности, доступной через сверхбыструю связь на вашем персональном устройстве. Возможно, у г-на Мура будет еще один прогноз для нас в ближайшие десять лет. Как всегда, с законом Мура, только время покажет.