Шта је закон мора и чему служи?

Моореов закон односи се на запажање суоснивача компаније Интел Гордон Мооре 1965. године, у којем је открио да се број транзистора по квадратном инчу у интегрисаним круговима удвостручио из године у годину од његовог проналаска.

Моореов закон предвиђа да ће овај тренд остати нетакнут још годинама. Иако се стопа смањила, број транзистора по квадратном инчу удвостручује се сваке године и по. Ово се користи као тренутна дефиниција Мооре-овог закона.

Садржај индекс

Поједностављена верзија овог закона каже да ће се брзине процесора или укупна рачунарска снага за рачунаре удвостручити сваке две године. Брза провера између техничара из различитих рачунарских компанија показује да тај термин није баш популаран, али правило је и даље прихваћено.

Ако смо испитали брзине процесора од 1970. до 2018., а затим поново 2019., могли бисмо помислити да је закон достигао свој лимит или се приближава. У 1970-им се брзина процесора кретала од 740 КХз до 8 МХз. Међутим, закон је тачније применити на транзисторе него на брзину.

Количина рачунарске снаге коју сада можемо да користимо на најмањим уређајима је помало невероватна у поређењу са оним што је, рецимо, могло да се постигне пре десетак година.

Гледајући уназад, чак пет година или тако нешто, рачунар који је у то време био најбољи сматраће се застарјелим у поређењу са тренутним рачунаром.

То је могуће једноставно зато што су произвођачи чипова у могућности да повећају број транзистора на чипу сваке године, како се напредак у истраживању чипова побољшава.

Проширење Моореовог закона је да рачунари, компоненте са рачунаром и рачунарска снага с временом постају све мањи и бржи, јер транзистори у интегрисаним круговима постају ефикаснији.

Транзистори су једноставни електронски прекидачи за искључивање интегрисани у микрочипове, процесоре и мале електричне кругове. Што брже обрађују електричне сигнале, рачунар постаје ефикаснији.

Трошкови ових рачунара са већим напајањем такође су се временом смањивали, углавном око 30 процената годишње. Када су хардверски дизајнери повећали перформансе рачунара са бољим интегрисаним круговима, произвођачи су могли да створе боље машине које би могле да аутоматизују одређене процесе. Ова аутоматизација је створила производе ниже цијене за потрошаче, јер је хардвер створио ниже трошкове рада.

Моореов закон у данашњем друштву

Педесет година након Моореовог закона, савремено друштво види десетине предности које овај закон излаже. Мобилни уређаји, попут паметних телефона и десктоп рачунара, не би радили без веома малих процесора. Мањи, бржи рачунари побољшавају транспорт, здравство, образовање и производњу енергије. Скоро сваки аспект високотехнолошког друштва има користи од Моореовог закона примењеног у пракси.

Данас су сви потрошачки прерађивачи направљени од силицијума, другог најбројнијег елемента у Земљиној кори, после кисеоника. Али силицијум није савршен проводник, а ограничења мобилности електрона које он носи постављају чврсту границу у којој густини можете да пакујете силиконске транзисторе.

Али не само да је потрошња електричне енергије огроман проблем, већ и ефекат зван квантни тунел може проузроковати проблеме који држе електроне садржане преко одређеног прага дебљине.

Силиконски транзистори тренутно досежу 14 нанометара, и док ће неки дизајни од 10 нанометара чипа ускоро доћи на тржиште, закључено је да ће морати да се придржавају Моореовог закона током дужег временског периода. стварају новији и бољи материјали који ће бити темељ рачунара нове генерације.

Моореов закон у будућности

Захваљујући нанотехнологији, неки транзистори су мањи од вируса. Ове микроскопске структуре садрже савршено усклађене молекуле силицијума и угљеника који помажу бржем кретању струје дуж круга.

На крају температура транзистора онемогућава стварање мањих кругова, јер хлађење транзистора захтева више енергије од оне која пролази кроз транзисторе. Стручњаци показују да би рачунари требало да достигну физичке границе Моореовог закона негде у наредних неколико година. Када се то догоди, рачунарски научници ће морати да испитају потпуно нове начине стварања рачунара.

Апликације и софтвер могли би у будућности побољшати брзину и ефикасност рачунара, а не физичке процесе. Цлоуд технологија, бежична комуникација, Интернет ствари и квантна физика такође би могли играти важну улогу у иновацијама информационих технологија.

Напредак ка удвостручењу броја кола је успорен, а интегрисани склопови не могу бити много мањи, јер се транзистори приближавају величини атома.

У неком тренутку будућности, напредак у софтверу или хардверу може одржати сан о Моореовом закону живим. Међутим, чини се да је рачунарска индустрија спремна да пређе на други курс који ће напредовати за неколико година.

Напредак Моореовог закона

Иако је Моореов закон то говорио сваке две године, ово нагло повећање технолошке производње скратило је то раздобље у мислима техничара и корисника.

Ограничење које постоји је да једном када се могу створити транзистори мали као атомске честице, више неће бити простора за раст на тржишту ЦПУ-а када је у питању брзина.

Мооре је напоменуо да се укупан број компоненти у тим круговима сваке године приближно удвостручио, па је екстраполирао ово годишње умножавање на следећу деценију, процењујући да ће микроцикрути из 1975. садржавати вртоглавих 65.000 компоненти по чипу.

1975., како је стопа раста почела да успорава, Мооре је ревидирао свој двогодишњи временски оквир. Његов ревидирани закон био је мало песимистичан; Отприлике 50 година након 1961. године, број транзистора удвостручио се отприлике сваких 18 месеци. Након тога, часописи су се редовно позивали на Моореов закон као да је то технолошки закон са сигурношћу Невтонових закона кретања.

Оно што је омогућило ову драматичну експлозију у сложености кола је све мања величина транзистора током деценија.

Карактеристике транзистора које мере мање од микрона постигнуте су током 1980-их, када су чипи за динамичку меморију са случајним приступом (ДРАМ) почели да нуде мегабајтне могућности складиштења.

У зору 21. века, ове карактеристике су се приближиле 0, 1 микрона што је омогућило производњу гигабајт меморијских чипова и микропроцесора који раде на фреквенцијама гигахерца. Моореов закон наставио се у другој декади 21. века увођењем тродимензионалних тродимензионалних транзистора.

Блиски крај Моореовог закона

Будући да Моореов закон сугерира експоненцијални раст, мало је вјероватно да ће се наставити у недоглед. Већина стручњака очекује да ће Моореов закон трајати још две деценије. Нека истраживања показују да би се физичка ограничења могла достићи у 2018. години.

Према недавном извештају Међународне технолошке мапе за полуводиче (ИТРС), који укључује чипове дивове попут Интел-а и Самсунга, транзистори би могли достићи тачку у којој их до 2021. године не може додатно смањити. Компаније тврде да би, како би се тада, више неће бити економски изведиво учинити их мањим, коначно окончавши Моореов закон.

То значи да, иако би могли физички да се смање, у теорији би постигли оно што ИТРС назива својим "економским минимумом", што значи да би то учинило само трошкове забрањујућим.

Ово није први пут да је Мооре-ова теорија доведена у питање. Прошле године, извршни директор Интела Бриан Крзаницх најавио је да промена величине једног транзистора у други траје две до две и по године. Крзаницх је то довео у питање током зараде од компаније Интел, рекавши да производни процеси нису напредовали истом брзином као раније.

Међутим, ИТРС сматра да то не значи крај концепта који стоји иза Закона, јер произвођачи проналазе све иновативне начине увођења више прекидача у одређеном простору. Узмимо за пример Интелову 3Д НАНД технологију, која укључује слагање 32 слоја меморије један на другог како би се створили огромни складишни капацитети.

Завршне речи и закључак

До сада се Моореов закон показао исправним, изнова и изнова, и као резултат тога се одавно сматра да је одговоран за већину напретка у дигиталном добу, од ПЦ-а до супер-рачунара, због свог Употреба у индустрији полуводича за вођење дугорочног планирања и постављање циљева за истраживање и развој.

Моореов закон је економски, а не физички. То указује да ће сваки нови чип имати двоструко више транзистора и стога ће израчунати капацитет претходне генерације за исте трошкове производње.

Ово једноставно правило покренуло је сав напредак технолошке револуције више од пола века и наставља да дефинише све раширеније границе данашње технологије, омогућавајући нам да појмимо концепте попут вештачке интелигенције и аутономних возила - и да их учинимо.

Овај закон је стекао ноторност јер људи воле законе који им омогућавају да предвиђају будућност једне од највећих светских индустрија, али физичка основа овог принципа значи да је он мало другачији и мање поуздан од многих људи верујем.

Физичка ограничења у прављењу ових чипова могу лако вратити овај број на пет или више година, ефективно поништавајући Моореов закон заувек.

Изворне слике Викимедиа Цоммонс