Apakah undang-undang moore dan apa untuknya?

Undang-undang Moore merujuk kepada pemerhatian yang dibuat oleh pengasas bersama Intel Gordon Moore pada tahun 1965, di mana beliau mendapati bahawa bilangan transistor per inci persegi dalam litar bersepadu telah menggandakan tahun demi tahun sejak penemuannya.

Undang-undang Moore meramalkan bahawa trend ini akan kekal utuh selama bertahun-tahun akan datang. Walaupun kadar telah menurun, bilangan transistor per inci persegi meningkat dua kali ganda setiap tahun setengah. Ini digunakan sebagai takrif semasa Moore's Law.

Indeks kandungan

Versi mudah undang-undang ini menyatakan bahawa kelajuan pemproses atau kuasa pengkomputeran keseluruhan untuk komputer akan dua kali ganda setiap dua tahun. Pemeriksaan cepat antara juruteknik dari syarikat komputer yang berbeza menunjukkan bahawa istilah itu tidak begitu popular, tetapi peraturannya masih diterima.

Sekiranya kita mengkaji kelajuan prosesor dari tahun 1970 hingga 2018 dan sekali lagi pada tahun 2019, kita mungkin berfikir bahawa undang-undang telah mencapai batas atau sedang menghampiri. Pada tahun 1970-an, kelajuan pemproses berkisar antara 740 KHz hingga 8 MHz. Walau bagaimanapun, undang-undang sebenarnya lebih tepat untuk digunakan untuk transistor berbanding dengan kelajuan.

Jumlah kuasa pengkomputeran yang boleh kita gunakan pada peranti terkecil agak luar biasa berbanding apa yang boleh dicapai, katakan, sedekad lalu.

Melihat ke belakang, walaupun lima tahun atau lebih, PC yang paling baik pada masa itu akan dianggap ketinggalan zaman jika dibandingkan dengan PC semasa.

Ini mungkin hanya kerana pengeluar cip dapat meningkatkan bilangan transistor pada cip dengan ketara setiap tahun, kerana kemajuan dalam penyelidikan cip bertambah baik.

Pelanjutan Hukum Moore adalah bahawa komputer, komponen berkomputer komputer, dan kuasa pengkomputer menjadi lebih kecil dan lebih cepat dari masa ke masa, seperti transistor dalam litar bersepadu menjadi lebih efisien.

Transistor adalah suis on-off elektronik mudah bersepadu ke dalam mikrocip, pemproses, dan litar elektrik kecil. Semakin cepat mereka memproses isyarat elektrik, komputer menjadi lebih efisien.

Kos komputer berkuasa tinggi ini juga berkurang dari masa ke masa, biasanya sekitar 30 peratus setahun. Apabila pereka perkakasan meningkatkan prestasi komputer dengan litar bersepadu yang lebih baik, pengeluar dapat mencipta mesin yang lebih baik yang boleh mengautomasikan proses tertentu. Automasi ini menghasilkan produk harga yang rendah untuk pengguna, kerana perkakasan mencipta kos buruh yang lebih rendah.

Undang-undang Moore dalam masyarakat hari ini

Lima puluh tahun selepas Undang-undang Moore, masyarakat kontemporari melihat puluhan manfaat yang terdedah oleh undang-undang ini. Peranti mudah alih, seperti telefon pintar dan komputer desktop, tidak akan berfungsi tanpa pemproses yang sangat kecil. Komputer yang lebih kecil dan lebih cepat meningkatkan pengangkutan, penjagaan kesihatan, pendidikan, dan pengeluaran tenaga. Hampir setiap aspek masyarakat berteknologi tinggi mendapat manfaat daripada konsep Undang-undang Moore yang diamalkan.

Hari ini, semua pemproses pengguna terbuat dari silikon, unsur kedua paling banyak di kerak Bumi, selepas oksigen. Tetapi silikon bukan konduktor yang sempurna, dan batasan untuk pergerakan elektron ia membawa batasan keras pada seberapa tebal anda boleh mengemas transistor silikon.

Tetapi bukan sahaja penggunaan kuasa satu masalah besar, tetapi juga kesan yang disebut terowong kuantum dapat menyebabkan masalah menjaga elektron yang terkandung di luar ambang ketebalan tertentu.

Transistor silikon kini mencapai 14 nanometer dan sementara beberapa reka bentuk cip 10 nanometer akan melanda pasaran tidak lama lagi, telah menyimpulkan bahawa untuk mematuhi Undang-undang Moore untuk jangka masa yang panjang, syarikat perlu membuat bahan-bahan yang lebih baru dan lebih baik untuk menjadi asas bagi komputer generasi akan datang.

Undang-undang Moore pada masa akan datang

Terima kasih kepada nanoteknologi, sesetengah transistor lebih kecil daripada virus. Struktur mikroskopik ini mengandungi silikon dan molekul karbon yang sejajar dengan sempurna yang membantu menggerakkan elektrik di sepanjang litar lebih pantas.

Akhirnya, suhu transistor menjadikannya mustahil untuk menghasilkan litar yang lebih kecil, kerana penyejukan transistor memerlukan lebih banyak tenaga daripada apa yang melewati transistor. Pakar menunjukkan bahawa komputer harus mencapai batas fizikal Undang-undang Moore pada beberapa tahun akan datang. Apabila itu berlaku, saintis komputer perlu memeriksa cara-cara baru untuk mencipta komputer.

Aplikasi dan perisian boleh meningkatkan kelajuan dan kecekapan komputer pada masa akan datang, dan bukannya proses fizikal. Teknologi awan, komunikasi tanpa wayar, Internet Perkara, dan fizik kuantum juga boleh memainkan peranan penting dalam inovasi teknologi maklumat.

Kemajuan ke arah menggandakan bilangan litar telah melambatkan, dan litar bersepadu tidak boleh menjadi lebih kecil apabila transistor semakin dekat dengan saiz atom.

Pada masa akan datang, kemajuan dalam perisian atau perkakasan mungkin menyimpan impian undang-undang Moore hidup. Walau bagaimanapun, industri komputer seolah-olah bersedia untuk beralih kepada kursus lain yang akan maju dalam beberapa tahun.

Kemajuan Undang-undang Moore

Walaupun Undang-undang Moore telah mengatakannya setiap dua tahun, peningkatan pesat dalam pengeluaran teknologi telah memendekkan tempoh di dalam fikiran para juruteknik dan pengguna.

Batasan yang wujud ialah sekali transistor dapat dicipta sekecil zarah atom, maka tidak akan ada lagi ruang untuk pertumbuhan di pasaran CPU ketika datang ke kecepatan.

Moore menyatakan bahawa jumlah komponen dalam litar ini mempunyai kira-kira dua kali ganda setiap tahun, jadi dia mengekstrapolasi pertindihan tahunan ini pada dekad yang berikut, menganggarkan bahawa mikrokitar 1975 akan mengandungi 65, 000 komponen yang mengecilkan cip.

Pada tahun 1975, apabila kadar pertumbuhan mula perlahan, Moore telah menyemak semula kerangka masa dua tahunnya. Undang-undang yang disemak semula itu agak pesimis; Kira-kira 50 tahun selepas 1961, jumlah transistor meningkat dua kali ganda setiap 18 bulan. Selanjutnya, majalah sering merujuk kepada Hukum Moore seolah-olah itu adalah undang-undang teknologi dengan keselamatan undang-undang Newton.

Apa yang membuat ledakan dramatik ini dalam kompleksiti litar mungkin adalah saiz transistor yang semakin mengecil selama beberapa dekad.

Ciri-ciri transistor yang mengukur kurang daripada mikron dicapai pada 1980-an, apabila cip memori akses dinamik (DRAM) dinamik mula menawarkan keupayaan penyimpanan megabyte.

Pada awal abad ke-21, ciri-ciri ini mendekati 0.1 mikron lebar, membolehkan pembuatan cip memori gigabyte dan mikropemproses beroperasi pada frekuensi gigahertz. Undang-undang Moore diteruskan pada dekad kedua abad ke 21 dengan pengenalan transistor tiga dimensi puluhan nanometer.

Akhirnya undang-undang Moore

Kerana undang-undang Moore mencadangkan pertumbuhan eksponen, ia tidak mungkin berterusan untuk selama-lamanya. Kebanyakan ahli menjangkakan Undang-undang Moore akan berlangsung dua dekad lagi. Sesetengah kajian telah menunjukkan bahawa had fizikal boleh dicapai pada tahun 2018.

Menurut satu laporan baru-baru ini dari Roadmap Teknologi Antarabangsa untuk Semikonduktor (ITRS), yang termasuk gergasi cip seperti Intel dan Samsung itu sendiri, transistor boleh mencapai titik di mana mereka tidak dapat dikurangkan lagi menjelang 2021. Syarikat mendakwa bahawa, untuk maka, ia tidak lagi dapat dilaksanakan secara ekonomi untuk menjadikannya lebih kecil, akhirnya mengakhiri Hukum Moore.

Ini bermakna walaupun mereka secara fizikal boleh menjadi lebih kecil, dalam teori mereka akan mencapai apa yang ITRS memanggil "minimum ekonomi", yang bermaksud bahawa berbuat demikian hanya akan membuat kos yang tinggi.

Ini bukan kali pertama teori Moore dipersoalkan. Tahun lepas, Ketua Eksekutif Intel Brian Krzanich mengumumkan bahawa mengubah saiz dari satu transistor ke satu lagi mengambil masa dua hingga dua setengah tahun. Krzanich mempersoalkan ini semasa panggilan pendapatan dari Intel, mengatakan bahawa proses pembuatan belum berkembang pada kadar yang sama seperti dahulu.

Walau bagaimanapun, ITRS percaya bahawa ini tidak bermakna akhir konsep di sebalik Akta, kerana pengeluar mencari cara yang lebih inovatif untuk memperkenalkan lebih banyak suis dalam ruang tertentu. Ambil contoh teknologi 3D NAND Intel, yang melibatkan menyusun 32 lapisan ingatan di atas satu sama lain untuk mencipta kapasiti penyimpanan yang besar.

Kata-kata dan kesimpulan akhir

Sehingga kini, Undang-undang Moore telah terbukti betul, berulang kali, dan sebagai akibatnya telah lama dikatakan bertanggungjawab untuk kebanyakan kemajuan dalam era digital, dari PC ke superkomputer, disebabkan oleh Digunakan dalam industri semikonduktor untuk membimbing perancangan jangka panjang dan menetapkan matlamat untuk penyelidikan dan pembangunan.

Undang-undang Moore adalah undang-undang ekonomi, bukan fizikal. Ini menunjukkan bahawa setiap cip baru akan mempunyai dua kali lebih banyak transistor dan oleh itu akan mengira keupayaan generasi terdahulu untuk kos pengeluaran yang sama.

Peraturan mudah ini telah mendorong semua kemajuan dalam revolusi teknologi selama lebih dari setengah abad dan terus menentukan batas yang semakin meluas teknologi hari ini, membolehkan kita mengambil konsep seperti kecerdasan buatan dan kenderaan autonomi - dan menjadikannya berlaku.

Undang-undang ini mendapat perhatian kerana orang seperti undang-undang yang membolehkan mereka meramalkan masa depan salah satu industri terbesar di dunia, tetapi dasar fizikal prinsip ini bermakna ia sedikit berbeza, dan kurang dipercayai, daripada banyak orang percaya.

Keterbatasan fizikal dalam membuat cip ini dengan mudah boleh menolak nombor itu kembali kepada lima tahun atau lebih, dengan berkesan membatalkan Undang-undang Moore selama-lamanya.

Sumber Imej Wikimedia Commons