Hva er loven om moore, og hva er den for?

Moore's Law viser til en observasjon gjort av Intel-grunnlegger Gordon Moore i 1965, der han oppdaget at antall transistorer per kvadrat tomme i integrerte kretsløp var blitt doblet år etter år siden oppfinnelsen.

Moores lov spår at denne trenden vil forbli intakt i årene som kommer. Selv om frekvensen har sunket, doblet antallet transistorer per kvadrat tomme omtrent hvert og et halvt år. Dette brukes som den nåværende definisjonen av Moore's Law.

Innholdsindeks

Den forenklede versjonen av denne loven sier at prosessorhastigheter eller total datakraft for datamaskiner vil dobles hvert annet år. En rask sjekk mellom teknikere fra forskjellige dataselskaper viser at begrepet ikke er veldig populært, men regelen er fremdeles akseptert.

Hvis vi undersøkte prosessorhastigheter fra 1970 til 2018 og deretter igjen i 2019, kan vi tenke at loven har nådd sin grense eller nærmer seg. På 1970-tallet varierte prosessorhastigheter fra 740 KHz til 8 MHz. Imidlertid er loven faktisk mer nøyaktig å gjelde for transistorer enn for hastighet.

Mengden datakraft som vi nå kan bruke på de minste enhetene, er noe bemerkelsesverdig sammenlignet med hva som kan oppnås, si for et tiår siden.

Når jeg ser tilbake, til og med fem år, vil en PC som var den beste den gang bli ansett som utdatert hvis den sammenlignes med en nåværende PC.

Dette er mulig ganske enkelt fordi brikkeprodusenter er i stand til å øke antallet transistorer på en brikke betydelig hvert år, ettersom fremskritt innen chipforskning forbedres.

Utvidelsen av Moore's Law er at datamaskiner, datadrevne komponenter og datakraft blir mindre og raskere over tid, ettersom transistorer i integrerte kretsløp blir mer effektive.

Transistorer er enkle elektroniske av / på-brytere integrert i mikrochips, prosessorer og små elektriske kretser. Jo raskere de behandler elektriske signaler, desto mer effektiv blir en datamaskin.

Kostnadene til disse datamaskinene med høyere kraft reduserte også over tid, vanligvis rundt 30 prosent i året. Når maskinvaredesignere økte ytelsen til datamaskiner med bedre integrerte kretsløp, kunne produsentene lage bedre maskiner som kunne automatisere visse prosesser. Denne automatiseringen skapte billigere produkter for forbrukerne, da maskinvare skapte lavere arbeidskraftskostnader.

Mores lov i dagens samfunn

Femti år etter Moore's Law ser det moderne samfunnet dusinvis av fordeler utsatt for denne loven. Mobile enheter, for eksempel smarttelefoner og stasjonære datamaskiner, ville ikke fungert uten veldig små prosessorer. Mindre, raskere datamaskiner forbedrer transport, helse, utdanning og energiproduksjon. Nesten alle aspekter av et høyteknologisk samfunn drar nytte av Moore's Law-konseptet som er utført.

I dag er alle forbrukerprosessorer laget av silisium, det nest rikeste elementet i jordskorpen, etter oksygen. Men silisium er ikke en perfekt leder, og grensene for mobiliteten til elektronene det bærer en hard grense for hvor tjukt du kan pakke silisiumtransistorer.

Men ikke bare er strømforbruket et enormt problem, men også en effekt som kalles en kvantetunnel kan forårsake problemer med å holde elektroner inneholdt en viss tykkelsesgrense.

Silisium-transistorer når for tiden 14 nanometer, og selv om noen 10-nanometer-brikkeutforminger snart kommer til å treffe markedet, er det konkludert at for å overholde Moores lov over lengre tid, vil selskaper måtte lage nyere og bedre materialer som skal være grunnlaget for neste generasjons datamaskiner.

Moores lov i fremtiden

Takket være nanoteknologi er noen transistorer mindre enn et virus. Disse mikroskopiske strukturene inneholder perfekt justerte silisium- og karbonmolekyler som hjelper deg med å bevege strøm langs kretsløpet raskere.

Etter hvert gjør temperaturen på transistorene det umulig å lage mindre kretsløp, fordi kjøling av transistorene krever mer energi enn det som går gjennom transistorene. Eksperter viser at datamaskiner bør nå de fysiske grensene for Moore's Law en gang i løpet av de neste årene. Når det skjer, vil dataforskere måtte undersøke helt nye måter å lage datamaskiner på.

Programmer og programvare kan forbedre hastigheten og effektiviteten til datamaskiner i fremtiden, snarere enn fysiske prosesser. Skyteknologi, trådløs kommunikasjon, tingenes internett og kvantefysikk kan også spille en viktig rolle i innovasjon av informasjonsteknologi.

Fremskrittene mot å doble antall kretsløp har avtatt, og integrerte kretsløp kan ikke bli mye mindre ettersom transistorer kommer nærmere størrelsen på et atom.

På et tidspunkt i fremtiden kan fremskritt innen programvare eller maskinvare holde drømmen om Moore's Law i live. Imidlertid ser datamaskinbransjen ut til å være klar til å gå over til et annet kurs som vil avansere om noen år.

Fremdriften av Moore's Law

Selv om Moore's Law hadde sagt det annethvert år, har denne raske økningen i teknologisk produksjon forkortet perioden både hos teknikere og brukere.

Begrensningen som eksisterer er at når transistorer når de kan opprettes så små som atompartikler, vil det ikke være mer rom for vekst i CPU-markedet når det gjelder hastigheter.

Moore bemerket at det totale antallet komponenter i disse kretsene omtrent hadde doblet seg hvert år, så han ekstrapolerte denne årlige dupliseringen til det følgende tiåret, og estimerte at mikrosirklene i 1975 ville inneholde svimlende 65 000 komponenter per brikke.

I 1975, mens veksten begynte å avta, reviderte Moore sin to-årige tidsramme. Hans reviderte lov var litt pessimistisk; Cirka 50 år etter 1961 doblet antallet transistorer omtrent hver 18. måned. Deretter omtalte blader regelmessig Moore's Law som om det var en teknologisk lov med sikkerhet for Newtons bevegelseslover.

Det som gjorde denne dramatiske eksplosjonen i kretskompleksitet mulig var den krympende størrelsen på transistorer gjennom flere tiår.

Transistorkarakteristika som måler mindre enn en mikron, ble oppnådd i løpet av 1980-tallet, da dynamiske tilfeldig minneminner (DRAM) -brikker begynte å tilby megabyte lagringsfunksjoner.

På begynnelsen av det 21. århundre nærmet disse funksjonene seg 0, 1 mikron bredde, noe som muliggjorde produksjon av gigabyte minnebrikker og mikroprosessorer som opererte ved gigahertz-frekvenser. Moores lov fortsatte i det andre tiåret av det 21. århundre med innføringen av tredimensjonale transistorer.

Den nærmeste slutten av Moore's Law

Fordi Moore's Law antyder eksponentiell vekst, er det lite sannsynlig at det fortsetter på ubestemt tid. De fleste eksperter forventer at Moores lov vil vare ytterligere to tiår. Noen studier har vist at fysiske begrensninger kunne nås i 2018.

I følge en fersk rapport fra International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), som inkluderer brikkegiganter som Intel og Samsung selv, kunne transistorer nå et punkt der de ikke kunne reduseres ytterligere innen 2021. Selskapene hevder at for å da vil det ikke lenger være økonomisk gjennomførbart å gjøre dem mindre, til slutt avslutte Mores lov.

Dette betyr at selv om de fysisk kunne bli mindre, i teorien ville de oppnådd det som ITRS kaller dets "økonomiske minimum", noe som betyr at å gjøre det bare vil gjøre kostnader uoverkommelige.

Dette er ikke første gang Moores teori blir stilt spørsmål ved. I fjor kunngjorde Intel-sjef Brian Krzanich at det tar to til to og et halvt år å endre størrelse fra en transistor til en annen. Krzanich stilte spørsmålstegn ved dette under en inntektssamtale fra Intel og sa at produksjonsprosessene ikke har kommet i samme takt som tidligere.

ITRS mener imidlertid at dette ikke betyr slutten på konseptet bak loven, ettersom produsenter finner stadig mer innovative måter å introdusere flere brytere på et gitt rom. Ta for eksempel Intels 3D NAND-teknologi, som innebærer å stable 32 lag med minne oppå hverandre for å skape enorm lagringskapasitet.

Avsluttende ord og konklusjon

Til nå har Moores lov vist seg korrekt, om og om igjen, og som et resultat har lenge blitt sagt å være ansvarlig for de fleste fremskritt i den digitale tidsalderen, fra PC-er til superdatamaskiner, på grunn av dens Bruk i halvlederindustrien for å veilede langsiktig planlegging og sette mål for forskning og utvikling.

Moore's Law er en lov om økonomi, ikke en fysisk lov. Det indikerer at hver nye brikke vil ha dobbelt så mange transistorer og vil derfor beregne kapasiteten til forrige generasjon for samme produksjonskostnad.

Denne enkle tommelfingerregelen har gitt næring til alle fremskritt i den teknologiske revolusjonen i over et halvt århundre og fortsetter å definere de stadig større grensene for dagens teknologi, slik at vi kan ta begreper som kunstig intelligens og autonome kjøretøy - og få dem til å skje.

Denne loven fikk kjent fordi folk liker lover som lar dem forutsi fremtiden for en av verdens største næringer, men det fysiske grunnlaget for dette prinsippet betyr at det er litt annerledes og mindre pålitelig enn mange mennesker mener.

De fysiske begrensningene ved å lage disse brikkene kan lett skyve dette tallet tilbake til fem år eller mer, og effektivt ugyldiggjøre Moore's Law for alltid.

Kildebilder Wikimedia Commons