To znamená Mooreův zákon
Tento zákon formuloval zakladatel společnosti Intel Gordon Moore kolem roku 1960. Mooreův zákon se týká pravidelného řízení výkonu počítačů. Studie z roku 1997 tento zákon potvrdily – přesněji řečeno však nejde o žádný zákon.
- Mooreův zákon stanoví pravidlo, že výkon počítačů a technických zařízení se zhruba každých 18 měsíců zdvojnásobí. Nejedná se tedy o skutečný zákon, spíše o pravidlo založené na zkušenosti.
- Původně se počítalo se zdvojnásobením po jednom roce. Po dalších ověřeních však bylo toto období prodlouženo na dva roky.
- Gordon Moore v roce 1965 stanovil pravidlo své teorie, že při vývoji technických koncových zařízení nebo integrovaných obvodů spolupůsobí technické a ekonomické faktory. Náklady zůstávají v tomto období nezměněny. V souladu s tím vznikají stále výkonnější zařízení, aniž by docházelo ke zvýšení cen.
- U mnoha výrobců čipů se tento zákon naplňuje, protože se řídili slovy zakladatele společnosti Intel. Produkty byly vyrobeny podle Mooreova zákona a předpověď se naplnila.
Historie vzniku Mooreova zákona
Gordon Moore byl spoluzakladatelem společnosti Intel a průkopníkem v oblasti polovodičového průmyslu. V 60. letech pracoval ve společnosti Fairchild Semiconductor, jednom z kolébek moderních mikročipů.
- V roce 1965 Moore publikoval v časopise Electronics Magazine krátký článek, ve kterém pozoroval, že počet tranzistorů na integrovaných obvodech se zhruba každý rok zdvojnásobuje – při stejných výrobních nákladech.
- Tento postřeh byl zpočátku empirickým zjištěním, nikoli fyzikálním zákonem. Teprve později se stal známým jako „Mooreův zákon“ a sloužil celému počítačovému průmyslu jako vodítko pro inovace a plánování. V následujících desetiletích Moore upravil svůj odhad na zdvojnásobení každých 18 až 24 měsíců.
Technické dopady – miniaturizace a zvýšení výkonu
Mooreův zákon ovlivňoval vývoj mikroelektroniky po celá desetiletí. S každou novou generací čipů bylo možné umístit více tranzistorů na menší plochu.
- Velikost struktur klesla z několika mikrometrů v 70. letech na několik nanometrů v současnosti. Díky této miniaturizaci se zvýšil nejen výpočetní výkon, ale také energetická účinnost.
- Zároveň dramaticky poklesly náklady na jeden tranzistor. Tyto pokroky umožnily explozivní rozvoj osobních počítačů, chytrých telefonů, cloud computingu a umělé inteligence.
Limity Moorova zákona
Od roku 2010 naráží Moorův zákon stále více na fyzikální a ekonomické limity.
- Tranzistory mají dnes velikost pouze několika nanometrů – menší struktury lze jen stěží stabilně vyrábět, protože kvantové a tepelné efekty hrají stále větší roli.
- Kromě toho rychle rostou náklady na vývoj nových výrobních procesů. Také taktovací frekvence moderních procesorů již téměř nerostou, protože je nutné omezit vývoj tepla. Výrobci se proto stále více zaměřují na paralelní zpracování a specializované čipy, aby dosáhli zvýšení výkonu.
Alternativy a další vývoj
Aby překonali hranice klasické miniaturizace, pracují vědci a průmysl na nových konceptech – takzvaných More-than-Moore. Mezi ně patří:
- 3D čipové návrhy, u nichž je několik vrstev tranzistorů naskládáno na sebe,
- neuroformní čipy, které napodobují lidský mozek,
- kvantové počítače, které pracují s qubity namísto bity a umožňují zcela nové výpočetní modely,
Dopady na moderní odvětví
Konec klasického Moorova zákona má dalekosáhlé dopady:
- V oblasti umělé inteligence musí být pokrok dosahován spíše díky lepším algoritmům než rychlejšímu hardwaru.
- V cloudovém průmyslu prudce roste spotřeba energie, proto se efektivita a chlazení stávají ústředními tématy.
- V oblasti spotřební elektroniky se zpomalují inovační cykly, což podporuje delší životnost produktů a nové obchodní modely.
