Закон Мура предсказывает экспоненциальный рост вычислительной мощности уже более 50 лет. Часто объявляемый мертвым, он все еще отказывается умирать
Закон Мура предсказывает экспоненциальный рост вычислительной мощности уже более 50 лет
С момента изобретения интегральных схем в 1950-х годах и до сегодняшнего дня закон Мура подталкивает технологическое развитие к преодолению многих трудностей. Хотя экспоненциальный рост в основном продолжается, интегральные схемы быстро приближаются к вычислительной мощности человеческого мозга
Мы обсудим, как обстоят дела сегодня и применим ли еще закон Мура
Что такое закон Мура?
В 1965 году Гордон Е. Мур, соучредитель компании Intel, сообщил, что количество транзисторов на квадратный дюйм интегральной схемы удваивалось примерно каждый год с момента ее изобретения в 1958 году. В то время Мур предсказал, что эта тенденция сохранится еще как минимум десять лет
В своей работе 1965 года ‘Увеличение количества компонентов на интегральных схемах’ Мур писал:
Поскольку стоимость единицы продукции снижается по мере увеличения количества компонентов на схему, к 1975 году экономика может диктовать необходимость размещения на одном кремниевом чипе до 65 000 компонентов
Этот прогноз оказался не совсем верным. К 1975 году чипы содержали всего по 10 000 транзисторов, поэтому Мур изменил свое предсказание на удвоение примерно каждые два года, а позже – на удвоение каждые 18 месяцев. Закон Мура (обновленный) оставался верным почти 50 лет
Image Credits:Макс Розер, Ханна Ричи / Наш мир в данных.
Примерно в 2010-х годах рост плотности транзисторов начал замедляться. Сегодня более 50 миллиардов транзисторов находят место на одном чипе, и мы наблюдаем удвоение примерно каждые два с половиной года
Строго говоря, закон Мура больше не действует. Но хотя его экспоненциальный рост замедлился, мы будем продолжать наблюдать увеличение плотности транзисторов еще несколько лет. Более того, инновации будут продолжаться, не ограничиваясь уменьшением физических компонентов
Почему закон Мура сохранился?
Когда закон Мура получил широкое признание, в отрасли начали разрабатывать дорожные карты и ставить цели, основанные на прогнозе Мура. Поскольку производство интегральных схем становилось все более сложным и включало в себя взаимодействие различных специализированных компаний, потребовался план, который помог бы всем сторонам установить индивидуальные цели и продвигаться вперед одинаковыми темпами
С 1998 по 2017 год основой для такого плана служила Международная технологическая дорожная карта для полупроводников (ITRs)— ежегодный отчет, подготовленный группой экспертов полупроводниковой промышленности—В ITRS документируются исследования во всех областях, имеющих отношение к полупроводникам, и приводятся сроки на 15 лет вперед. Сегодня эту задачу взяла на себя Международная дорожная карта для устройств и систем (IRDS)
В конечном итоге, закон Мура послужил видением для целой отрасли и стал чем-то вроде вечного самоисполняющегося пророчества. Но в середине 2020-х годов он неизбежно столкнется с еще одним серьезным препятствием
Больше Мура – больше, чем Мур
Поскольку плотность наноразмерных транзисторов достигает молекулярных пределов, охлаждение схем становится невозможным. Следовательно, закон Мура будет сходить на нет, что, по прогнозам самого Мура, произойдет примерно после 2020 года. Однако это может не означать конец закона Мура. Скорее, мы увидим, как закон Мура переходит в новое измерение
В ‘Белой книге’ 2010 года Арден из ITRS и др.постулировали:
Сейчас отрасль сталкивается с растущей важностью новой тенденции “Больше чем Мур (MtM), когда дополнительная ценность устройств обеспечивается за счет включения функциональных возможностей, которые не обязательно масштабируются в соответствии с “законом Мура&ldquo>
Больше Мура
Закон Мура (он же ‘больше Мура’) подталкивает технологии к уменьшению размеров физических компонентов при одновременном повышении плотности и производительности. Предложенная методология ‘Больше чем Мур’ (MtM) будет продолжать подпитывать усилия ITRS по составлению дорожных карт
Тем временем сама компания Intel разработала новые технологии, такие как 3D транзисторы CPU или GAAFET, которые способны в 10 раз повысить производительность и эффективность обработки данных. Эти достижения сами по себе могут привести к появлению новых процессоров, которые будут поддерживать закон Мура далеко за пределами 2025 года
Больше, чем Мур
Image Credits: Arden et al./ ‘More-than-Moore’ White Paper.
Технология More than Moore (MtM) опирается на альтернативные технологии, такие как система в упаковке, твердотельное освещение, интегрированные радиочастотные функции или органические технологии. Она дополняет ‘Больше Мура’ и может продлить действие обновленного закона Мура еще на одно десятилетие и далее
Забавный факт: Из-за своего постоянного успеха сам Мур однажды описал свой закон как нарушение закона Мерфи: ‘Все становится все лучше и лучше’
Обратная сторона закона Мура
С одной стороны, закон Мура стимулировал технологический прогресс. Целая индустрия была создана для того, чтобы идти в ногу с прогнозом Мура. В результате многие из других предсказаний Мура относительно технологий, например, домашние компьютеры или персональное портативное коммуникационное оборудование.домашние компьютеры или персональное портативное коммуникационное оборудование, все из которых управляются крошечными процессорами, также сбылись
Сегодня все мы пользуемся этими технологиями, привыкли к быстрому развитию и предвкушаем будущие инновации. Так и вы, представитель стороны потребителя, как говорят, продолжаете ожидать и требовать технологического прогресса. А вы?
На одной из обратных сторон закона Мура, однако, мы имеем The Great Moore’s Law Compensator (TGMLC), также известный как разбухание программного обеспечения или закон Вирта, и несколько производных.TGMLC основан на поговорке, придуманной швейцарским компьютерным ученым Никлаусом Виртом, который в 1995 году процитировал Мартина Райзера в своей статье A Plea for Lean Software:
Программное обеспечение становится медленнее быстрее, чем аппаратное становится быстрее
Таким образом, по сути, конечные пользователи не обязательно выигрывают от развития аппаратной части, поскольку разработчики программного обеспечения чувствуют себя вынужденными или освобожденными создавать продукты, которые в равной степени более сложны и требовательны к ресурсам
Популярным примером является Microsoft Office. В 2008 году Рэндалл С. Кеннеди, бывший сотрудник Intel, продемонстрировал TGMLC, используя стандартный компьютер 2000 года с Office 2000 и стандартный компьютер 2007 года с Office 2007. Когда обе версии Office выполняли одну и ту же задачу, Office 2007 делал это в два раза быстрее, чем Office 2000
Итак, вы не сошли с ума, если ваш новый компьютер кажется медленнее старого спустя совсем немного времени. Скорее всего, вы просто обновили программное обеспечение
Закон Мура остается актуальным
Важнее, чем предсказание будущего, закон Мура был руководящим принципом, определяющим развитие интегральных схем на протяжении более чем полувека. Несмотря на неоднократные, казалось бы, непреодолимые трудности, целая индустрия продолжала сотрудничать для создания все новых и новых инноваций. Таким образом, закон Мура доказывает, что цели могут определять наше будущее
Закон Мура будет продолжать стимулировать инновации, но, возможно, в таких формах, которые мы сегодня еще не можем себе представить. В настоящее время IRDS считает основными движущими силами будущих инноваций новые полупроводниковые материалы, искусственный интеллект и рост цен на редкоземельные металлы
Комментировать