ムーアの法則とは何ですか？
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ムーアの法則は、1965年にIntelの共同創設者であるGordon Mooreによって行われた観察に言及しており、集積回路の平方インチあたりのトランジスタの数は、その発明以来年々倍増していることを発見しました。
ムーアの法則は 、この傾向が今後何年も影響を受けないと予測しています。 レートは低下しましたが、1平方インチあたりのトランジスタ数は毎年約2倍に増加しています。 これは、ムーアの法則の現在の定義として使用されます。
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この法律の簡略版では、プロセッサの速度またはコンピュータの全体的な処理能力が2年ごとに2倍になると述べています。 異なるコンピューター会社の技術者間の簡単なチェックにより、この用語はあまり一般的ではありませんが、ルールは受け入れられています。
1970年から2018年までのプロセッサー速度を調べた後、2019年にも調べると、法律が限界に達しているか、近づいていると考えることができます。 1970年代のプロセッサ速度は740 KHzから8 MHzの範囲でしたが、実際には、速度よりもトランジスタに適用するほうがより正確です。
現在、最小のデバイスで使用できるコンピューティング能力の量は、たとえば10年前に達成できたものと比べると、かなり驚くべきものです。
振り返ってみると、5年かそこらでも、当時最高だったPCは、現在のPCと比較すると時代遅れであると考えられます。
これは、チップの研究の進歩に伴い、チップメーカーがチップ上のトランジスタの数を毎年大幅に増やすことができるためです。
ムーアの法則の拡張は、 集積回路内のトランジスタがより効率的になるにつれて、コンピュータ、コンピュータ駆動コンポーネント、および計算能力が時間とともにより小さく、より速くなることです。
トランジスタは、マイクロチップ、プロセッサ、および小さな電気回路に統合された単純な電子オン/オフスイッチです。 彼らが電気信号をより速く処理するほど、コンピュータはより効率的になります。
これらの高性能コンピュータのコストも時間の経過とともに減少し、通常は年間約30％です。 ハードウェア設計者がより良い集積回路を備えたコンピューターのパフォーマンスを向上させたとき、メーカーは特定のプロセスを自動化できるより優れたマシンを作成することができました。 ハードウェアが人件費を削減したため、この自動化は消費者にとって低価格の製品を生み出しました。
今日の社会におけるムーアの法則
ムーアの法則から50年後、現代の社会では、この法則がもたらす数十の利益が見られます。 スマートフォンやデスクトップコンピュータなどのモバイルデバイスは、 非常に小さなプロセッサがなければ機能しません。 小型で高速なコンピュータは、輸送、ヘルスケア、教育、エネルギー生産を改善します。 ハイテク社会のほぼすべての面で、ムーアの法則の概念が実践されています。
今日、すべての消費者向けプロセッサーはシリコンでできており、酸素に次いで地球の地殻で2番目に豊富な元素です。 しかし、シリコンは完全な導体ではありません。シリコンが運ぶ電子の移動度の制限により、シリコントランジスタをどれだけ厚く実装できるかが厳しく制限されます。
しかし、 電力消費が大きな問題であるだけでなく、量子トンネルと呼ばれる効果も、電子を特定の厚さのしきい値を超えて維持することで問題を引き起こす可能性があります。
シリコントランジスタは現在14ナノメートルに達しており、一部の10ナノメートルチップデザインは間もなく市場に出回りますが、ムーアの法則に長期間準拠するには、企業は次世代コンピュータの基盤となる、より新しくより優れた材料を作成します。
ムーアの法則
ナノテクノロジーのおかげで、一部のトランジスタはウイルスよりも小さくなっています。 これらの微細構造には、完全に整列したシリコンと炭素分子が含まれており、回路に沿ってより速く電気を動かすことができます。
結局のところ、トランジスタを冷却することは、トランジスタを通過するものよりも多くのエネルギーを必要とするため、トランジスタの温度は、 より小さな回路を作成することを不可能にします。 専門家は、コンピュータは今後数年のうちにムーアの法則の物理的な限界に達するはずであることを示しています。 それが起こると、コンピューター科学者はコンピューターを作成するまったく新しい方法を検討する必要があります。
アプリケーションとソフトウェアは、物理的なプロセスではなく、将来のコンピュータの速度と効率を向上させる可能性があります。 クラウド技術、ワイヤレス通信、モノのインターネット、 量子物理学も、情報技術の革新において重要な役割を果たす可能性があります。
回路の数を2倍にするための進歩は鈍化しており、トランジスタが原子のサイズに近づくにつれて、集積回路はそれほど小さくなりません。
将来のある時点で、ソフトウェアまたはハードウェアの進歩により、ムーアの法則の夢が生き続ける可能性があります。 しかし、コンピュータ業界は、数年後に進む別のコースに目を向ける準備ができているようです。
ムーアの法則の進展
ムーアの法則は2年ごとにそれを述べていましたが、技術生産のこの急速な増加は、技術者とユーザーの両方の心の期間を短くしました。
存在する制限は、トランジスタを原子粒子と同じくらい小さく作成できれば、速度に関してはCPU市場で成長する余地がなくなることです。
ムーア氏は、これらの回路のコンポーネントの総数は毎年約2倍になったため、1975年のマイクロ回路にはチップあたり驚異的な65, 000個のコンポーネントが含まれると推定して、この年次の重複を次の10年に外挿したと述べた。
1975年、成長率が鈍化し始めたので、ムーアは2年間の時間枠を修正しました。 彼の改正法は少し悲観的だった。 1961年から約50年後、トランジスタの数は約18か月ごとに倍増しました。 その後、雑誌はムーアの法則をニュートンの運動法則の安全性を伴う技術法であるかのように定期的に言及しました。
回路の複雑さでこの劇的な爆発を可能にしたのは、何十年にもわたってトランジスタのサイズが縮小したためです。
ダイナミックランダムアクセスメモリ（DRAM）チップがメガバイトストレージ機能を提供し始めた1980年代に、ミクロン未満のトランジスタ特性が達成されました。
21世紀の初め、これらの機能は幅0.1ミクロンに近づき、ギガバイトのメモリチップとギガヘルツ周波数で動作するマイクロプロセッサの製造を可能にしました。 ムーアの法則は、数十ナノメートルの 3次元トランジスタの導入により、21世紀の20年間続きました。
ムーアの法則の終わり
ムーアの法則は指数関数的な成長を示唆しているため、無期限に続く可能性は低いです。 ほとんどの専門家は、ムーアの法則がさらに20年続くことを期待しています。 いくつかの研究では、2018年に物理的な限界に達する可能性があることが示されています。
IntelやSamsung自体のようなチップジャイアントを含む、半導体に関する国際技術ロードマップ（ITRS）からの最近のレポートによると、トランジスタは2021年までにトランジスタをさらに削減できないポイントに達する可能性があります。その後、それらを小さくすることはもはや経済的に実現不可能であり、最終的にムーアの法則は終了します。
つまり、物理的には小さくなりますが、理論的にはITRSが「経済的最小」と呼んでいるものを実現することになります。
ムーアの理論が疑問視されたのはこれが初めてではありません。 昨年、インテルの最高経営責任者であるブライアン・クルザニッチ氏は、あるトランジスタから別のトランジスタへのサイズ変更に2〜2年半かかることを発表しました。 クルザニッチ氏は、インテルからの決算の電話中にこれに疑問を投げかけ、製造プロセスはこれまでと同じ速度で進んでいないと述べた。
ただし、ITRSは、 メーカーが特定のスペースにより多くのスイッチを導入するための革新的な方法を模索しているため、これが同法の背後にある概念の終わりを意味するものではないと考えています。 たとえば、32層のメモリを積み重ねて巨大なストレージ容量を作成するIntelの3D NANDテクノロジーを例にとります。
最後の言葉と結論
これまでムーアの法則は何度も何度も正しいことが証明されており、その結果、PCからスーパーコンピュータへのデジタル時代のほとんどの進歩は、長期的な計画を導き、研究開発の目標を設定するために、半導体業界で使用します。
ムーアの法則は経済学の法則であり、物理法則ではありません。 これは、新しいチップごとに2倍の数のトランジスタがあり、同じ生産コストで前世代の容量を計算することを示しています。
この単純な経験則により、半世紀以上にわたって技術革命のすべての進歩が促進され、今日の技術のますます拡大する限界を定義し続けており、 人工知能や自動運転車などの概念を取り入れて実現させることができます。
この法律は、世界最大の産業の1つを予測できる法律が好きなために悪評を得ましたが、この原則の物理的根拠は、多くの人々とは少し異なり、信頼性が低いことを意味します信じる。
これらのチップを作成する際の物理的な制限により、その数は5年以上に簡単に戻され、ムーアの法則は永久に無効になります。
ソース画像ウィキメディアコモンズ
