Untuk waktu yang paling lama, ada aturan emas dalam teknologi, sering kali lipat sebagai hukum Moore: setiap tahun, transistor menjadi lebih kecil, dan perangkat menjadi lebih cepat dan lebih mampu sebagai hasilnya. Apakah Anda ingat hari-hari katalog Tigerdirect, ketika build mini-itx mini-edge yang manis dan berdarah entah bagaimana sudah usang pada usia enam bulan? Perebutan gila itu dibawa kepada Anda oleh aturan emas yang sama. Tetapi akhir -akhir ini, hukum Moore lebih jarang disebut sebagai tantangan yang disambut baik daripada sebagai akhir era, konsesi yang tidak nyaman sampai batas. Apakah hukum Moore benar -benar mati? Seberapa kecil transistor bisa menjadi? Dan apa di dunia ini “silikon gelap?” Baca terus untuk mencari tahu.
Apa hukum Moore?
Dinamai untuk salah satu pendiri Intel Gordon Moore, hukum Moore adalah pengamatan bahwa jumlah transistor di sirkuit terintegrasi akan berlipat ganda setiap dua tahun dengan kenaikan biaya minimal.
Dalam sebuah artikel tahun 1965 berjudul “menjejalkan lebih banyak komponen ke sirkuit terintegrasi,” Moore mencatat bahwa jumlah komponen per sirkuit terintegrasi telah dua kali lipat setiap tahun, dan meramalkan bahwa tren akan berlanjut selama setidaknya dekade lagi. Sepuluh tahun kemudian, dengan pandangan ke dekade yang akan datang, Moore merevisi teorinya dari dua kali lipat setahun menjadi dua kali lipat setiap dua tahun. Dengan konsensus umum, prediksinya telah diadakan sejak tahun 1975, dan sejak itu dikenal sebagai hukum.
Secara teknis, hukum Moore bukan hukum dalam arti yang sama dengan hukum termodinamika. Hukum Moore tidak menggambarkan proses alami. Sebaliknya, ini adalah hukum kurva pengalaman-cara menempatkan spesifik di balik pengamatan bahwa kemajuan dibangun berdasarkan kemajuan.
Kredit: Hannah Ritchie/Max Roser, Ourworldindata.org
Hukum Moore memiliki lebih atau kurang diadakan sejak tahun 1975, dan tidak mungkin untuk memberikan daftar lengkap semua kemajuan yang sekarang kita nikmati berkat transistor yang menyusut. Perangkat dari semua jenis lebih kecil, lebih ringan, dan lebih cepat.
Tetapi perlombaan menjadi usang jauh lebih tenang akhir -akhir ini. Jumlah RAM konsol atau kebutuhan komputer Anda pada dasarnya berhenti meningkat. Penskalaan perangkat telah banyak melambat, berkat semacam akibat wajar, prinsip yang sejalan dengan hukum Moore: Dennard Scaling.
Hukum Moore vs. Dennard Scaling
Dalam elektronik semikonduktor, Dennard Scaling, juga dikenal sebagai penskalaan MOSFET, memperkirakan bahwa ketika transistor semakin kecil sesuai dengan hukum Moore, kepadatan kekuatan mereka tetap konstan, sehingga penggunaan daya IC meningkat sebanding dengan luasnya; Baik tegangan dan skala arus ke bawah dengan panjang fitur penurunan. Gagasan itu diusulkan dalam kertas IEEE 1974 yang ditulis bersama oleh Robert H. Dennard, setelah siapa hukum itu dinamai.
Dennard pertama kali membuat nama untuk dirinya sendiri bukan untuk pengamatan filosofis tetapi inovasi teknologi. Pada saat yang sama ketika Moore membuat prediksi pertamanya tentang ukuran transistor, Dennard-kemudian seorang insinyur listrik dengan IBM-bekerja pada desain untuk sel memori solid state tunggal transistor. Pada tahun 1966 ia menerima paten untuk cara yang mengubah permainan bagi komputer untuk menyimpan informasi: memori akses acak dinamis, atau DRAM.
Kelangsungan hukum Moore masih diperdebatkan dengan panas, tetapi Dennard Scaling memberikan lagu angsa sekitar tahun 2005, berkat fenomena yang disebut “Power Wall.” Beralih sirkuit CMOS membutuhkan jumlah daya untuk berfungsi yang berskala secara eksponensial dengan frekuensi jam mereka. Ini berarti bahwa ketika fitur chip semakin kecil, mereka menjejalkan lebih ketat dan lebih ketat, seperti sarden listrik. Jauh sebelum penskalaan Dennard mencapai “batasan di Infinity,” realitas toleransi manufaktur membuktikan kejatuhannya.
Ada beberapa peringatan: Pada tahun 2001, mantan CEO Intel Pat Gelsinger berkomentar bahwa jika tren saat ini diadakan, kepadatan daya dari prosesor berkecepatan tinggi yang diberikan akan mendekati bahwa reaktor nuklir pada tahun 2005, lonceng roket pada tahun 2010, dan pada tahun 2015 akan membandingkan apel dengan apel dengan permukaan Matahari. “Bisnis seperti biasa,” kata Gelsinger, “tidak akan bekerja di masa depan.”
Lima tahun kemudian, Mark Bohr, mantan kepala divisi manufaktur Intel, menulis dalam retrospektif 30 tahun pada penskalaan Dennard bahwa “tidak lagi merupakan strategi yang cukup untuk memenuhi kepadatan transistor, kinerja, dan kebutuhan daya di masa depan.” Namun, kata Bohr, ia tetap optimis karena teknologi yang akan datang seperti silikon tegang, dielektrik tinggi-kappa, dan gerbang logam baru dan MOSFET multi-gate.
“Jadi, meskipun surat 'Hukum Dennard' tidak lagi dapat diikuti, itu telah membuat kita sangat jauh selama 30 tahun terakhir dan semangatnya hidup dan baik di fasilitas R&D transistor di seluruh dunia.”
Akhir Hukum Moore
Jadi, apakah hukum Moore mati atau tidak? Jawabannya tergantung pada siapa yang Anda minta.
Ada alasan bagus untuk mengatakan bahwa hukum Moore sudah mati dan tidak mati, seperti sepupu filosofis untuk kucing Schrödinger. Tidak peduli apa, hukum fisika memaksakan lantai pada ukuran fitur mentah: Anda tidak dapat memiliki kawat lebih tipis dari satu atom.
Tetapi membuat kabel semakin tipis juga memudahkan elektron untuk mencapai tempat yang seharusnya tidak, melompat di antara jejak melalui tunneling kuantum. “Kebocoran saat ini” ini memperkenalkan kebisingan yang mengacaukan gelombang persegi dari sinyal biner seperti bagaimana JPEG artefak merusak foto -foto lama. Lebih buruk lagi, itu juga membuat chip rentan terhadap pelarian termal, yang dapat menghancurkan chip sama sekali. Seperti otak, hanya sebagian kecil dari IC yang dapat aktif pada saat tertentu tanpa melanggar kendala kekuasaan. (Bagian yang tidak aktif disebut sebagai silikon gelap.)
Di bawah interpretasi yang sempit, di mana hukum Moore mengacu pada penskalaan dan biaya kepadatan transistor tetapi bukan pertanyaan yang lebih besar tentang apakah silikon masih membaik, ya, hukum Moore turun. Sementara node litografi baru masih menawarkan beberapa peningkatan kepadatan generasi, kinerja, daya, dan penskalaan area tidak seperti dulu. Keuntungan simpul-ke-simpul lebih kecil, dan mereka tidak mempengaruhi semua jenis silikon secara setara. TSMC, misalnya, baru -baru ini menjadi berita utama karena dapat menawarkan peningkatan sederhana dalam kepadatan SRAM pada simpul 2nm -nya, setelah harus memegang konstanta kepadatan SRAM pada 3nm.
Di sisi lain, seperti yang mereka katakan, ukuran (transistor) bukanlah segalanya.
Jika kita mengevaluasi kehidupan yang tersisa dalam hukum Moore di bawah lebih luas, lebih umum “apakah komputer masih semakin cepat / lebih efisien?” Kerangka kerja, segalanya terlihat lebih ceria. Inovasi pengemasan telah memungkinkan industri semikonduktor membawa tongkat hukum Moore lebih jauh dari yang diizinkan oleh Dennard Scaling. Perusahaan seperti AMD dan Intel telah menanggapi perlambatan umum dengan apa yang disebut Moore “sirkuit dan kepintaran perangkat.” Intel telah memperkenalkan ubin CPU yang terhubung bersama melalui foveros, teknologi susun chip 3D-nya, sementara AMD memiliki strategi chiplet dan 3D-cache 3D yang dipasang di bawah. Kedua perusahaan memperkenalkan unit pemrosesan saraf baru mereka dengan referensi eksplisit untuk integrasi unit integer dan floating point di x86 CPU sekitar 35 tahun yang lalu.
Ketika datang ke produsen semikonduktor, pendapat tentang akhir hukum Moore bervariasi dengan garis bawah perusahaan.
Perusahaan semikonduktor yang didirikan dengan minat pada status quo (misalnya AMD dan Intel) lebih cenderung melukis hukum Moore sebagai hidup dan sehat. Intel berpendapat bahwa hukum Moore “hanya berhenti ketika inovasi berhenti, dan inovasi terus berlanjut.” Sementara itu, perusahaan yang ingin melukis diri mereka sendiri sebagai orang luar yang ingin mengguncang pasar yang mapan – kami melihat Anda, pembela “Hukum Huang” – lebih cenderung menyatakan bahwa hukum Moore telah meninggal. Apa cara yang lebih baik untuk melukis bisnis mereka sendiri sebagai pilihan yang akan menyelamatkan industri silikon?
Saya akan lalai untuk meninggalkan apa yang dipikirkan Gordon Moore sendiri tentang hukum eponymous -nya. Moore memandang kegigihan hukumnya sendiri sebagai semacam “pelanggaran hukum Murphy. Semuanya menjadi lebih baik dan lebih baik.” Ketika ukuran fitur mendekati ukuran atom tunggal, Moore mengatakan dalam sebuah percakapan dengan The Economist, pasti ada beberapa batasan – tetapi model penskalaan kepadatannya telah mengalami hambatan sebelum itu tampak tidak dapat diatasi, sampai mereka berada di depan, “pada hari ini,” pada hari ini, pada hari ini, pada hari ini, pada hari ini, pada harian yang lebih liar, pada hari ini, pada hari ini, pada hari ini, pada hari ulang tahun ke -50 yang diterapkan pada tahun 2015, pada hari ini. diantisipasi. ”
Pada akhirnya, saya akan terkejut jika orang tidak berbicara tentang hukum Moore 50 tahun dari sekarang, bahkan jika artikel seperti itu membuat jurnalis seperti saya keluar dari pensiun untuk bersuara tentang definisi formal, radang sendi, dan catatan sejarah. Ini adalah tren yang diamati yang waktunya hampir berakhir – dan sedikit singkatan verbal terlalu berguna untuk dibiarkan mati.