1965 年、出版物エレクトロニクスに、フェアチャイルド セミコンダクターの研究開発ディレクター、ゴードン E. ムーア博士が書いた記事が掲載されました。ムーア氏は記事のタイトルを「集積回路上にさらに多くのコンポーネントを詰め込む」とした。同氏は、フェアチャイルドのような半導体企業は、12 か月ごとに 1 平方インチのシリコン上のディスクリート部品の数を 2 倍にすることができると観察しました。
これは一種の指数関数的成長です。 1964年に製造された平方インチ（6.5平方センチメートル）のチップは、1965年に製造されたチップに比べて、トランジスタなどのコンポーネントの数が半分になる。ムーア氏は、チップメーカーがそれを妨げる根本的な障壁に遭遇するまで、この傾向は無期限に続くだろうと予測した。彼らの進歩。
ムーア氏の観察は、技術の進歩と大量生産の経済性という 2 つの重要な要素に依存していました。彼の観察が有効であり続けるためには、チップ上にますます小さな要素を作成する新しい方法を革新し、見つける必要があります。しかし、製造プロセスが経済的に実行可能であることも確認する必要があります。そうしないと、さらなる開発をサポートする方法がなくなります。
今日、私たちはムーアの観察をムーアの法則と呼んでいます。名前とは裏腹に、実際には法律ではありません。新しく作られた集積回路がその時点でどれほど強力になるかを示す基本的な規則は宇宙に存在しません。しかし、チップメーカーが1965年にムーア博士が述べた予測に追いつくように努めたため、ムーアの法則は一種の自己成就的予言となった。それが誇りからか、単に市場で主導権を握りたいという願望からかは分からないが、インテルのような企業は、遅れを取り戻すために研究開発に何十億ドルも費やしてきました。
では、この 50 年近く前の観察は今でも意味があるのでしょうか?
量子の飛躍
年が経つごとに、一部のテクノロジー専門家やジャーナリストが、ムーアの法則は終焉を迎えると予測しているようです。現在のマイクロプロセッサのコンポーネントはナノスケールになっています。そのスケールは非常に小さいため、強力な光学顕微鏡を使用しても個々の要素を見ることさえできません。このサイズでは物理学は異なる振る舞いをし、量子力学が古典物理学を引き継ぎ始めます。事態はかなり奇妙になります。
たとえば、量子トンネルがあります。電子は位置が定義された粒子ではないと想像してください。代わりに、それは波のように動作する粒子です。電子の位置の確率は波内で変化します。ある意味、この波は釣鐘曲線のように見えます。狭い端は、電子が存在する可能性はあるものの、存在する可能性は低い領域を表しています。中央の広いセクションは、電子が見つかる可能性が最も高い領域を表します。
この波が 2 本の導体間のギャップなどの障壁に近づくと、波の一方の端が障壁に重なり、もう一方の導体に接触する可能性があります。これは、電子がギャップの反対側に存在する可能性があることを意味します。ポテンシャルがあるということは、電子が反対側にあることがあるということです。まるで電子が障壁を突き抜けたかのようです。
マイクロプロセッサでは、これはいわゆる「悪いこと」です。マイクロプロセッサは、電子が通過するための複雑な道路システムと考えることができます。マイクロプロセッサ内のトランジスタはゲートであり、トラフィック フローを制御します。閉じたゲートでは電子が通過できません。しかし、ゲートを十分に薄くすると、つまりムーアの法則に従うために要素をさらに縮小すると、電子のトンネリングなどの量子問題が発生し始めます。電子の漏れは、マイクロプロセッサが計算で間違った結果を取得するため、コンピュータエラーを引き起こします。
長年にわたり、エンジニアは量子トンネルなどの影響を最小限に抑えながら、ナノスケールでトランジスタを構築する新しい方法を発見してきました。場合によっては、トランジスタのゲート内で異なる種類の材料を使用する必要があります。場合によっては、マイクロプロセッサの効率を高めるために 3 次元のゲートを作成することを意味します。これらは、企業がムーアの法則の予測に歩調を合わせるのに役立ちました。しかし、ムーアの法則が消えないもう一つの理由は、私たちが定義をいじり続けているためです。
法律の再定義
もともと、ムーアの法則は、新しく製造される集積回路上のディスクリート コンポーネントの数が 12 か月ごとに 2 倍になるという、かなり特殊な概念を対象としていました。今日、私たちはこの数字を少しごまかしています。テクノロジー業界の人々は、それが 18 ～ 24 か月ごとだと言っているのが聞こえるでしょう。そして、私たちはチップ上の要素の数についてだけ話しているわけではありません。
ムーア氏の観察を言い換える一般的な方法の 1 つは、一定期間 (通常は 18 ～ 24 か月) の間、マイクロプロセッサの処理能力が 2 倍になるということです。これは必ずしも、2012 年のチップ上のトランジスタ数が 2010 年の 2 倍であることを意味するわけではありません。代わりに、チップをより効率的に設計する新しい方法が見つかり、チップを必要とせずに処理速度が向上する可能性があります。指数関数的な成長。
物理コンポーネントではなく処理能力に注目するようにムーアの法則を再定義することで、観察の有用性が広がりました。企業は、製造技術の進歩とより優れたマイクロプロセッサ アーキテクチャ設計を組み合わせて、法律に対応することができます。
このようにムーアの法則を再定義することは不正行為に似ていますか?関係ありますか？ 1965 年にムーアは、彼の観察が真実であれば、1975 年に製造されたチップには 65,000 個のトランジスタが搭載されるだろうと予測しました。現在、インテルは 26 億個のトランジスタを備えたプロセッサを製造しています 。今日のコンピューターは、数十年前よりもはるかに高速にデータを処理できるようになりました。家庭用 PC は、初期のスーパーコンピューターと同じくらい強力な機能を備えています。
この問題を捉えるもう 1 つの方法は、今日のコンピューターの能力が 2 年前の 2 倍であることが重要なのかどうかを問うことです。スティーブ・ジョブズがかつて示唆したように、私たちがポスト PC の時代に生きているとしたら、より高速なマイクロプロセッサーは以前ほど重要ではなくなる可能性があります。私たちのデバイスがエネルギー効率が高く、ポータブルであることの方が重要かもしれません。もしそうなら、ムーアの法則が終焉を迎えるのは、ある種の根本的な限界に達したからではなく、私たちができることの限界を押し広げ続けることが経済的に意味がないからであるかもしれない。
コンピューター購入者の一部の層は、処理において最高水準を要求し続けるでしょう。ビデオ ゲーム愛好家や高解像度メディアを扱う人々は、入手できるすべての処理能力を必要としています、または切望しています。しかし、残りの私たちはどうでしょうか？
たとえすべてのパーソナル コンピューターがクラウド経由であらゆるものにアクセスするダム端末になったとしても、どこかには強力なプロセッサを搭載したコンピューターが必要になるでしょう。おそらく、プロセッサの能力が 2 倍になるまでのリードタイムが長くなった、ムーアの法則の新たな定義が現れることになるでしょう。その変遷の歴史を考えると、ムーアの法則は何らかの形でもう少し長く存続しそうだ。
著者のメモ
私にとって、ムーアの法則の最も魅力的な側面は、マイクロプロセッサ業界への影響です。それは誰もが達成したい目標です。それはエンジニアに、後れを取るリスクを冒すのではなく、新しいアプローチや材料を試してみようという動機を与えます。最終的に、この観察が業界を導き、PC およびポスト PC 時代への道を切り開きました。
