Mooreův zákon slaví 50 let existence, další dekádu asi už nepřežije
19.4.2015, Jan Vítek, aktualita
Dne 19. dubna 1965 vyšel v časopisu Electronics článek od Gordona E. Moora, který predikoval neustálé zvyšování výkonu mikroprocesorů při současném snižování jejich ceny. Nyní tento Mooreův zákon tedy slaví již 50 let.
Mooreův zákon vznikl v době, kdy nikdo nemohl předvídat opravdový vývoj počítačového průmyslu a v podstatě ani nástup osobních počítačů. Gordon E. Moore publikoval svůj článek o tranzistorech celé tři roky před tím, než byla založena společnost Intel, která jej nám nyní připomíná, však Moore je jeden z jejích zakladatelů. Můžeme se tak podívat na některé zajímavé skutečnosti, které přinesl vývoj počítačů a polovodičových součástek.
Moore ve svém článku odhalil fakt, že každý rok se počet tranzistorů v čipech zdvojnásobuje a předpověděl, že pro budoucí čipy to bude také znamenat zdvojnásobení počtu tranzistorů už po jednom roce, a to po dobu příštích 10 let, což se ukázalo jako pradivé. V roce 1975 toto tvrzení poupravil na dvouleté časové intervaly. V souvislosti s tímto zákonem je často zmiňován také výrok Davida House z Intelu, který mluví o zdvojnásobení ne počtu tranzistorů, ale výkonu počítačových čipů, a to každých 18 měsíců, a to díky kombinaci vyššího počtu tranzistorů i jejich vyššího výkonu. Sám Moore však nyní říká, že v příští dekádě už můžeme očekávat konec platnosti jeho zákona.
graf popisující vztah ceny k počtu prvků na integrovaném obvodu
Tisková zpráva Intelu se věnuje také srovnávání vývoje počítačových čipů s vývojem jiných technologií. Například s tím, že pokud by ceny vesmírných programů klesaly tempem Mooreova zákona, dnes by stál program srovnatelný s Apollem stejně jako malé soukromé letadlo. Takováto srovnání ale pochopitelně kulhají na obě nohy, takže se podívejme na něco relevantního. Tím může být srovnání dnešních nejmodernějších 14nm procesorů Intel "Broadwell" s prvním mikroprocesorem této firmy, modelem Intel 4004. Oproti němu mají být 3500x výkonnější a 90.000x úspornější s poměrem ceny s ohledem na výkon je 1:60.000. Nicméně i toto srovnání není ideální, protože Broadwell se zatím objevily pouze jako úsporné mobilní čipy a kdybychom srovnávali s výkvětem generace Haswell, byla by tato čísla někde jinde.
Za vše může jednoduše pokrok ve výrobních technologiích, které umožňují zmenšovat tranzistory. Ty první polovodičové měly napříčk olem půl centimetru, zatímco na dnešní desktopové procesory Haswell se skládájí z 1,4 miliardy tranzistorů a moderní grafický čip GeForce GTX Titan X dokonce z 8 miliard, a to ještě pro jeho výrobu nebyl využit nejmodernější 14nm proces, ale v hi-endu už pomalu končící 28nm.
Moore (a jistě nejen on) ale vidí jasné fyzikální překážky a limity, které se projeví už v několika příštích generacích. Jednak jde o rychlost světla, která je jistým limitujícím faktorem a je spojena s rychlostí elektrického signálu v elektronických součástkách a pak jde o to, že neustálým zmenšováním prvků v čipech už pomalu narážíme na jejich samotnou atomární strukturu, takže pomalu už není co zmenšovat. Jsou zde ale i jiné technologie, než křemíkové čipy. Příslibem do budoucna je grafén nebo jiné materiály vycházející z nanotechnologie. Mooreův zákon by ale i dle svého autora měl v příští dekádě přestat platit.
Zdroj: TZ Intel, IEEE Spectrum
Moore ve svém článku odhalil fakt, že každý rok se počet tranzistorů v čipech zdvojnásobuje a předpověděl, že pro budoucí čipy to bude také znamenat zdvojnásobení počtu tranzistorů už po jednom roce, a to po dobu příštích 10 let, což se ukázalo jako pradivé. V roce 1975 toto tvrzení poupravil na dvouleté časové intervaly. V souvislosti s tímto zákonem je často zmiňován také výrok Davida House z Intelu, který mluví o zdvojnásobení ne počtu tranzistorů, ale výkonu počítačových čipů, a to každých 18 měsíců, a to díky kombinaci vyššího počtu tranzistorů i jejich vyššího výkonu. Sám Moore však nyní říká, že v příští dekádě už můžeme očekávat konec platnosti jeho zákona.
graf popisující vztah ceny k počtu prvků na integrovaném obvodu
Tisková zpráva Intelu se věnuje také srovnávání vývoje počítačových čipů s vývojem jiných technologií. Například s tím, že pokud by ceny vesmírných programů klesaly tempem Mooreova zákona, dnes by stál program srovnatelný s Apollem stejně jako malé soukromé letadlo. Takováto srovnání ale pochopitelně kulhají na obě nohy, takže se podívejme na něco relevantního. Tím může být srovnání dnešních nejmodernějších 14nm procesorů Intel "Broadwell" s prvním mikroprocesorem této firmy, modelem Intel 4004. Oproti němu mají být 3500x výkonnější a 90.000x úspornější s poměrem ceny s ohledem na výkon je 1:60.000. Nicméně i toto srovnání není ideální, protože Broadwell se zatím objevily pouze jako úsporné mobilní čipy a kdybychom srovnávali s výkvětem generace Haswell, byla by tato čísla někde jinde.
Za vše může jednoduše pokrok ve výrobních technologiích, které umožňují zmenšovat tranzistory. Ty první polovodičové měly napříčk olem půl centimetru, zatímco na dnešní desktopové procesory Haswell se skládájí z 1,4 miliardy tranzistorů a moderní grafický čip GeForce GTX Titan X dokonce z 8 miliard, a to ještě pro jeho výrobu nebyl využit nejmodernější 14nm proces, ale v hi-endu už pomalu končící 28nm.
Moore (a jistě nejen on) ale vidí jasné fyzikální překážky a limity, které se projeví už v několika příštích generacích. Jednak jde o rychlost světla, která je jistým limitujícím faktorem a je spojena s rychlostí elektrického signálu v elektronických součástkách a pak jde o to, že neustálým zmenšováním prvků v čipech už pomalu narážíme na jejich samotnou atomární strukturu, takže pomalu už není co zmenšovat. Jsou zde ale i jiné technologie, než křemíkové čipy. Příslibem do budoucna je grafén nebo jiné materiály vycházející z nanotechnologie. Mooreův zákon by ale i dle svého autora měl v příští dekádě přestat platit.
Zdroj: TZ Intel, IEEE Spectrum
