Apa hukum Moore dan apakah nubuat komputasi yang sudah berusia puluhan tahun ini masih berlaku?
Gordon Moore tidak terlalu antusias ketika dia diminta untuk menulis artikel untuk merayakan peringatan ke -35 majalah elektronik pada tahun 1965. “Saya diberi tugas memprediksi apa yang akan terjadi dalam komponen silikon dalam sepuluh tahun ke depan,” dia Diingat 40 tahun kemudian. Tetapi sebagai direktur R&D di Fairfield Semiconductor, yang telah mengembangkan terobosan Transistor Planar Pada tahun 1959, ia ditempatkan dengan sempurna untuk menilai kemajuan yang telah dibuat dalam enam tahun singkat.
Secara khusus, Moore memperhatikan bahwa Fairfield telah menggandakan jumlah transistor yang dapat ditempatkan pada chip setiap tahun – dapat memeras 60 di mana pernah ada dua. Dia kemudian “diekstrapolasi secara membabi buta selama sekitar sepuluh tahun dan berkata, oke, pada tahun 1975 kita akan memiliki sekitar 60 ribu komponen pada sebuah chip.” Dengan kata lain, setiap tahun jumlahnya berlipat ganda dan Moore berpikir itu akan terus berlipat ganda. Prediksinya rapi dan mudah dimengerti – tetapi yang terpenting, itu berhasil.
Gagasan itu dengan cepat dijuluki Hukum Moore, dan sebagian besar berlaku sampai tahun 1975 (untuk menjadi akurat, jumlahnya berlipat ganda sembilan kali selama sepuluh tahun daripada sepuluh kali selama sepuluh tahun). Melihat komplikasi lebih jauh di telepon, Moore merevisi prediksinya menjadi penggandaan setiap dua tahun, dan sangat, prediksinya sekali lagi terbukti (secara kasar) akurat untuk 40 tahun ke depan.
Satu -satunya kesalahannya adalah bahwa tingkat penggandaan sebenarnya lebih cepat – dua kali lipat setiap 21 bulan rata -rata.
Ramalan Moore yang terpenuhi diri
Salah satu alasan keberhasilan prediksi Moore adalah bahwa ia menjadi panduan – hampir menjadi target – untuk desainer chip. Ini terutama terjadi pada Intel, perusahaan yang didirikan Gordon Moore bersama Robert Noyce pada tahun 1968. Moore dan Noyce, salah satu insinyur di balik proses planar, melihat potensi di sirkuit terintegrasi yang tidak dilakukan oleh Fairfield yang dipukul dan hati-hati.
Pada tahun 1971, Intel akan mendapat pukulan besar pertama: The 4004 Microprocessor. Ini termasuk 2.300 transistor berukuran tebal 10 mikron – lima kali lebih ramping daripada untaian rambut manusia. Sedikit lebih dari sepuluh tahun kemudian, Intel memperkenalkan prosesor 80286, dengan 134.000 transistor masing-masing berukuran 1,5 mikron (karena ini, disebut sebagai “proses 1,5 mikron”). Perkembangan ini muncul sangat sesuai dengan hukum Moore yang direvisi.
Ketika melihat ke belakang selama bertahun -tahun berikutnya – 1980 -an, 1990 -an dan awal 2000 -an – mungkin tampak seperti jalur kemajuannya lancar. Bagaimanapun, hukum Moore terus memegang. Tapi itu hanya mungkin karena serangkaian terobosan besar, masing -masing memecahkan masalah yang pada satu waktu tampaknya mustahil.
Beberapa didasarkan pada ilmu material, seperti meningkatkan metode “doping” yang memasukkan kotoran ke dalam semikonduktor untuk mengendalikan konduktivitasnya dengan lebih baik. Atau penciptaan teknologi pelengkap logam superkonduktor (CMOS) pada pertengahan 1980-an, yang membawa konsumsi daya yang lebih rendah dan dengan demikian lebih sedikit panas. Terobosan lain datang dalam proses pembuatan, seperti pengembangan lithography ultraviolet ekstrem (EUV) ke pola etsa ke wafer yang lebih kecil.
Dan inovasi tidak berhenti. Kami menyebutkan prosesor planar, di mana transistor duduk di pesawat level, tepat di awal artikel ini. Butuh bertahun -tahun penelitian dan pengembangan – (empat peneliti Jepang di Delta menciptakan desain vertikal pertama untuk prosesor pada tahun 1989)-Tetapi ketika tiba, prosesor finfet vertikal memberi Hukum Kehidupan Segar Moore pada tahun 2012 dalam bentuk Prosesor Intel Generasi Ketiga Intel i3, I5 dan i7. Ini menggunakan prosesor 22nm dan dikemas hingga 1,4 miliar prosesor.
Ini hanyalah beberapa inovasi yang Gordon Moore tidak akan pernah bisa diramalkan namun memungkinkan hukumnya untuk menjadi kenyataan. Tetapi ada satu masalah yang tampaknya mustahil yang menjulang di cakrawala – fisika.
Mengapa lebih kecil tidak selalu lebih baik
Seekor helai rambut setebal sekitar 50 mikron. Sejumlah debu sekitar lima mikron. Sel bakteri, seperti mycoplasma, mengukur 0,5 mikron. Sekarang, pertimbangkan bahwa transistor modern sering kali 0,005 mikron, atau 5 nanometer (5nm) dan Anda akan menyadari bahwa kami mendekati tingkat atom. Maksud kami secara harfiah: ruang antara pusat dua atom silikon yang berdekatan adalah sekitar 0,235 nanometer, sehingga Anda dapat memeras sekitar 21 menjadi ruang 5nm.
Kemudian pertimbangkan bahwa proses pembuatan CPU terbaru telah berkurang lebih jauh, dari 5nm menjadi 2nm, yang berarti ruang untuk delapan atom silikon. Pada titik ini, kita mulai mencapai titik di mana mekanik kuantum efek berlaku, seperti tunneling kuantum, yang menyebabkan elektron bocor. Ini bukan properti yang Anda inginkan dalam transistor.
Semua ini berarti bahwa pendekatan langsung “membuat hal -hal lebih kecil” tidak lagi berfungsi sendiri. Itu sebabnya kami telah melihat pergeseran dari miniaturisasi dan sebaliknya menuju prosesor yang lebih canggih, dengan setiap chip di setiap perangkat yang Anda miliki sekarang termasuk banyak core yang berbeda sehingga tugas dapat dibagi di antara mereka.
Apakah hukum Moore masih relevan?
Dalam arti yang paling sederhana, tidak. Hari -hari ketika kita bisa menggandakan jumlah transistor pada chip setiap dua tahun jauh di belakang kita. Namun, undang-undang Moore telah bertindak sebagai langkah dalam perlombaan selama beberapa dekade untuk membuat chip yang melakukan tugas yang lebih rumit lebih cepat, terutama karena harapan kami untuk kemajuan berkelanjutan berlanjut.
Untuk mengukur keberhasilannya, pertimbangkan bahwa jika hukum Moore telah menyarankan penggandaan setiap 10 tahun, bukan setiap dua, maka kita akan terjebak dengan komputer era 1980-an. Steve Jobs tidak akan pernah bisa mengumumkan iPhone pada tahun 2007, menetapkan era smartphone.
Langkah kecepatan ini adalah sesuatu yang sekarang dituntut tidak hanya oleh konsumen, tetapi dewan perusahaan teknologi. Ini adalah salah satu pengemudi di belakang unit pemrosesan saraf (NPU) di dalam prosesor baru -baru ini, yang mampu menjalankan lokal kecerdasan buatan (AI) Tugas yang berada di luar jangkauan CPU konvensional. Untuk saat ini, teknologi ini dapat melakukan tugas -tugas sederhana seperti menghapus orang yang tidak diinginkan dari latar belakang foto kami, tetapi ini hanyalah permulaan.
NPU adalah berita besar hari ini, seperti halnya setara dengan NVIDIA yang luar biasa di pusat data yang mendorong chatgpt, midjourney dan layanan AI lainnya yang secara bertahap akan diandalkan. Sementara itu, tampaknya asisten AI pribadi adalah detak jantung, dengan lompatan yang lebih besar kemungkinan akan datang dalam dekade berikutnya.
Kami belum dapat memastikan apa lompatan itu. Apa yang dapat kita katakan adalah bahwa perkembangan saat ini terjadi di laboratorium penelitian universitas dan divisi R&D di megacorporation seperti Intel. Salah satu laboratorium itu mungkin belum bekerja untuk menjejalkan lebih banyak transistor ke daerah yang bahkan lebih kecil – atau mungkin menjauh dari transistor sama sekali – tetapi itu tampaknya tidak mungkin.
Sebaliknya, hukum Moore hidup sebagai harapan akan laju kemajuan. Harapan bahwa setiap perusahaan teknologi dari Deepseek ke Meta to Openai akan terus digunakan sebagai panduan mereka.
