Oto, co oznacza prawo Moore’a
Prawo to sformułował założyciel firmy Intel, Gordon Moore, około 1960 roku. Prawo Moore’a odnosi się do regularnego kontrolowania wydajności komputerów. Badania przeprowadzone w 1997 roku potwierdziły słuszność tego prawa – ale ściśle rzecz biorąc, nie jest to wcale prawo.
- Prawo Moore’a stanowi, że wydajność komputerów i urządzeń technicznych podwaja się mniej więcej co 18 miesięcy. Nie jest to więc prawdziwe prawo, a raczej praktyczna zasada.
- Pierwotnie planowano podwojenie wydajności po upływie roku. Jednak po dalszych badaniach okres ten został wydłużony do dwóch lat.
- W 1965 roku Gordon Moore sformułował zasadę swojej teorii, zgodnie z którą czynniki techniczne i ekonomiczne współdziałają przy rozwoju urządzeń technicznych lub układów scalonych. Koszty pozostają w tym czasie niezmienne. W związku z tym powstają coraz bardziej wydajne urządzenia, bez wzrostu cen.
- W przypadku wielu producentów chipów prawo to sprawdza się, ponieważ kierowali się oni wskazówkami założyciela firmy Intel. Produkty zostały wyprodukowane zgodnie z prawem Moore’a, a prognoza się sprawdziła.
Historia powstania prawa Moore’a
Gordon Moore był współzałożycielem firmy Intel i pionierem przemysłu półprzewodnikowego. W latach 60. pracował w firmie Fairchild Semiconductor, jednym z miejsc narodzin nowoczesnych mikrochipów.
- W 1965 roku Moore opublikował w czasopiśmie Electronics Magazine krótki artykuł, w którym zauważył, że liczba tranzystorów w układach scalonych podwaja się mniej więcej co roku – przy niezmiennych kosztach produkcji.
- Obserwacja ta była początkowo stwierdzeniem empirycznym, a nie prawem fizycznym. Dopiero później stała się znana jako „prawo Moore’a” i służyła całej branży komputerowej jako wytyczna dla innowacji i planowania. W kolejnych dziesięcioleciach Moore dostosował swoje szacunki do podwojenia co 18 do 24 miesięcy.
Skutki techniczne – miniaturyzacja i wzrost wydajności
Prawo Moore’a kształtowało rozwój mikroelektroniki przez dziesięciolecia. Każda nowa generacja chipów pozwalała na umieszczenie większej liczby tranzystorów na mniejszej powierzchni.
- Rozmiary struktur zmniejszyły się z kilku mikrometrów w latach 70. do kilku nanometrów obecnie. Dzięki tej miniaturyzacji wzrosła nie tylko moc obliczeniowa, ale także efektywność energetyczna.
- Jednocześnie koszty na tranzystor dramatycznie spadły. Postępy te umożliwiły gwałtowny rozwój komputerów osobistych, smartfonów, przetwarzania w chmurze i sztucznej inteligencji.
Ograniczenia prawa Moore’a
Od 2010 roku prawo Moore’a coraz bardziej napotyka ograniczenia fizyczne i ekonomiczne.
- Tranzystory mają obecnie rozmiar zaledwie kilku nanometrów – trudno jest produkować mniejsze struktury, ponieważ coraz większą rolę odgrywają efekty kwantowe i cieplne.
- Ponadto koszty rozwoju nowych procesów produkcyjnych gwałtownie rosną. Również częstotliwości taktowania nowoczesnych procesorów prawie nie rosną, ponieważ konieczne jest ograniczenie wydzielania ciepła. Producenci coraz częściej stawiają więc na przetwarzanie równoległe i specjalistyczne układy scalone, aby osiągnąć wzrost wydajności.
Alternatywy i dalszy rozwój
Aby przekroczyć granice klasycznej miniaturyzacji, naukowcy i przemysł pracują nad nowymi koncepcjami – tzw. More-than-Moore. Należą do nich:
- projekty chipów 3D, w których kilka warstw tranzystorów jest ułożonych jedna na drugiej,
- układy neuromorficzne, które naśladują ludzki mózg,
- komputery kwantowe, które działają w oparciu o kubity zamiast bitów i umożliwiają stosowanie zupełnie nowych modeli obliczeniowych,
Wpływ na nowoczesne branże
Koniec klasycznego prawa Moore’a ma głębokie konsekwencje:
- W dziedzinie sztucznej inteligencji postępy muszą być coraz częściej osiągane dzięki lepszym algorytmom, a nie szybszemu sprzętowi.
- W branży chmury obliczeniowej zapotrzebowanie na energię gwałtownie rośnie, dlatego też wydajność i chłodzenie stają się kluczowymi zagadnieniami.
- W branży elektroniki użytkowej cykle innowacji ulegają spowolnieniu, co sprzyja wydłużaniu się cyklu życia produktów i powstawaniu nowych modeli biznesowych.
