Содержание
Что такое Закон Мура и как он работает теперь? Разбор
Закон Мура гласит: “Количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца”. Вы наверняка слышали про этот закон. А еще вы наверняка слышали, что он больше не работает.
Но, если посмотреть на реальные цифры реальных процессоров, мы увидим, что Закон Мура, удивительно точно работает по сей день, вот уже 50 лет.
Тем не менее, мы с вами на собственном опыте чувствуем, что прогресс замедлился. Несмотря на двукратный прирост транзисторов, мы не видим двукратного прироста производительности. Поэтому сегодня мы разберёмся. Что не так с Законом Мура?
Но самое интересное, что важный перелом произошел на рубеже нулевых и 2010-х. И нужны были новые решения.
А вспомнить прошлое мы решили, потому что в этом году знаменательная дата — юбилей у легендарной линейки ZenBook от ASUS, спонсора видео, за что ребятам большой респект. Им в этом году 10 лет. За это время ASUS проделали большую работу и стали лидерами на рынке консьюмерских ноутбуков (по данным GFK за 2020 год).
С какими сложностями столкнулось человечество и как мы их обошли? И чего нам ждать, когда закон Мура действительно перестанет работать?
Закон не закон
Начнём, с того ,что закон Мура на самом деле никакой не закон, а просто наблюдение Гордона Мура, основателя Fairchild Semiconductor, а также Intel.
С момента изобретения интегральной схемы в 1959 году количество транзисторов на микрочипах вырастало в среднем в два раза каждый год. Гордон Мур это заметил, и сказал: Всё! Так и будет.
А в 1975 году он внес поправку, и сказал:» Нет, всё таки, каждые два года».
На что ребята из Intel ответили: Ок, кажется, у нас появился план и мы его будем придерживаться. А вся индустрия подстроилась под такой темп.
И это, очень круто. Ведь чем меньше размер транзистора, тем меньше он потребляет тока. А чем больше количество транзисторов, тем выше вычислительная мощность. Причем зависимости прямо пропорциональные.
А значит, чем больше маленький транзисторов получится разместить на чипе, тем лучше.
Возьмем современный пример:
Например, в первом Zenbook который вышел в 2011 году стоял процессор Intel Core i7-2677M. В нём было 624 миллиона транзисторов. Звучит неплохо, с учетом того, что когда Мур придумывал свой закон в 65 году в актуальном процессоре было все 64 транзистора, не миллионов, всего 64.
А вот в ZenBook Duo 14, который вышел через 10 лет используется процtccjh Intel 11-го поколения Core i7-1165G7, в котором уже 8,2 миллиарда транзисторов! Это в 13 раз больше, и это огромный скачок вперед. Но если прикинуть по закону Мура, то транзисторов в этот момент должно было быть как минимум в 2 раза больше — 19,9 миллиардов, на самом деле. Но почему закон замедлился? Смотрите.
Почему Закон Мура работал?
Долгое время Закон Мура работал как часы. Транзисторы уменьшались, их число росло, а мощность возрастала. А это, на секундочку рост по экспоненте, то есть очень быстро!
Обратите внимание, что все графики отражающие Закон Мура изображены в логарифмической шкале, но если перевести график в линейную шкалу, мы поймем какой прорыв совершается каждые два года. В 65 году в микрочипе было 64 транзистора, а сейчас в серверном процессоре AMD Epic их почти 40 миллиардов. Но откуда была такая стабильность?
Скорее всего вы знаете, что процессоры производят путем фотолитографии. Иными словами, лазер светит через трафарет, который называется маской, и процессор буквально выжигается на кремниевой подложке. Это очень похоже на проявку фотографии.
Тут для на нас важен лишь они факт: чем меньше длина волны, с которой светит лазер, тем выше разрешение и меньше техпроцесс!
Наглядная инфографика по лазерам
Так индустрия и развивалась: когда достигали предела разрешения лазера — меняли его на лазер с более короткой длиной волны.
Поначалу использовали дуговые ртутные лампы, а не лазеры, с длиной волны 436 нм — это синий свет. Потом освоили 405 нм — это фиолетовый. И наконец до 365 нм — ближний ультрафиолет. На этом эра ртутных ламп закончилась и началось использование ультрафиолетовых газовых лазеров. Сначала освоили 248 нм — средний ультрафиолет, а потом 193 нм — глубокий ультрафиолет или DUV. Такие лазеры давали максимальное разрешение в 50 нм и на какое-то время этого хватало. Но потом произошел переломный момент…
Переломный момент
К 2006 году надо было осваивать техпроцесс в 40-45 нм. Разрешения лазеров было недостаточно.
Это был тупик! Гиганты Кремниевой Долины потратили сотни миллионов долларов для перехода на 157 нм (лазеры на основе фторид-кальциевой оптики), однако всё было впустую.
Даже сам Гордон Мур в 2007 году сказал: «Мои полномочия как бы всё, из-за фундаментальных причин». Если что, это точная цитата…
Но мы то с вами знаем, что на 45 нм человечество не остановилось. Уже 10 лет назад в первом ZenBook использовалась литография 32 нм. Как же люди смогли обойти оптические ограничения?
Они начали использовать различные хаки:
- Стали экспонировать чипы через воду (видео). Это как-то меняло преломление луча и позволяло повысить разрешение.
- Стали использовать множественное экспонирование, т.е. они стали использовать несколько масок, с разными рисунками, которые дополняют друг-друга.
- И прочие хаки: поляризация излучения, коррекция оптической близости, использование фазосдвигающих масок, внеосевое освещение, но проблема с лазерами — это полбеды.
В 2000 году после пересечения порога в 100 нм из-за сильного уплотнения транзисторов, расстояние между ними стало настолько маленьким, что начались утечки тока! Грубо говоря, электрончики перескакивали из одного участка схемы в соседний — где их быть не должно. И портили вычисления… А также увеличилось паразитное энергопотребление.
Из-за этого пришлось поставить крест на росте тактовых частот. Если раньше частоты удваивались также быстро как транзисторы, прирост практически остановился.
Десять интересных лет
В итоге, вопреки своим планам, Intel застрял на 14 нм техпроцессе, а тактовые частоты остановили свой рост. И примерно с 2010 года начались 10 интересных лет оптимизаций.
Если раньше прогресс обеспечивался брутальным уменьшением техпроцесса и прирост производительности давался легко, то теперь началась настоящая работа по допиливанию всего того, что человечество придумало за 40 предыдущих лет.
Люди стали искать инновации за пределами Закона Мура:
- Процессоры стали многоядерными и многопоточными.
- Появилась масса сопроцессоров, которые невероятно эффективно решают отдельные задачи: обработка фотографий, кодирование видео, нейронные движки, облачные вычисления. В конце концов, перенос вычислений на видеокарты.
- Люди наконец начали оптимизировать софт.
- А производителям железа пришлось ежегодно совершенствовать свою продукцию. Ведь просто новый процессор, не позволял продать новый ноутбук
И самое удивительное, что именно в это сложное время появились все знаковые продукты от известных нам брендов.
ASUS
Конечно же я про линейку ZenBook от ASUS, которой в этом году исполнилось 10 лет! За эти годы ASUS изменили правила игры и показали каким должен быть классный ноутбук на Windows. Ребята привнесли массу инноваций, поэтому, давайте вспомним какие у них были знаковые модели, а заодно проследим как развивались технологии…
Итак, 2011 год, первый Zenbook (UX21E), о котором мы уже немного говорили. Это, конечно, знаковая модель. Классный дизайн, тонкий цельнометаллический корпус, вес 1,1 кг для модели на 11,6 дюйма, быстрый SSD. Даже сейчас эти характеристики звучат отлично…
2014 год — ZenBook UX501. ASUS впервые добавили мощную начинку с графикой GTX в ультрабук. Также это первый ZenBook, протестированный по военному стандарту MIL STD 810. В будущем, все ZenBook пройдут такую подготовку.
2015 — ZenBook UX305 –с абсолютно бесшумной системой охлаждения на базе 15 ваттного процессора Intel Core M. Экран — 13,3 дюйма, толщина корпуса – 12,3 мм, вес – 1,2 кг, время автономной работы – до 10 часов.
2016 год — первый ZenBook трансформер (UX360) — первый ZenBook в форм-факторе ноутбука-трансформера. И самый тонкий ZenBook (UX390) — толщина корпуса всего 11,9 мм, вес 910 г.
2018 год — ZenBook Pro 15 (UX580). Первый в мире ноутбук со вспомогательным дисплеем встроенным в тачпад, который назвали ScreenPad. Это меняет концепцию ноутбука: софт адаптируется под новые поверхности. И тема зашла.
2019 — ZenBook Pro Duo (UX581). Первый ноутбук с огромным сенсорным дисплеем над клавиатурой — ScreenPad Plus. Это был настоящий монстр с RTX 2060 и 4K OLED дисплеем.
И вот в 2021 году выходит — ZenBook Duo 14 (UX482). Именно такой ноутбук мы разыгрываем в нашем видео. Это продолжатель идей ZenBook Pro Duo, но теперь в компактном корпусе и с высокой автономностью. Тут вам и 2 сенсорных экрана с поддержкой стилуса, и система охлаждения прямиком из игровой линейки ROG и мощный Intel 11-го поколения.
В общем ZenBook всегда задавали тренды и были эталонными ноутами на Windows. Я сам пользовался многими ZenBook, и сейчас тоже пользуюсь ноутом от ASUS. Поэтому мне особо приятно перейти к подаркам.
Во-первых, если вы уже купили или собираетесь купить ZenBook в период с 1 по 30 июня, вы можете зарегистрировать свою покупку на специальном промо-сайте и получить кожаный органайзер с персональной гравировкой, а также год подписки на Office 365 в подарок! Это раз.
И, два, на том же сайте, вы можете принять участие в конкурсе, чтобы выиграть один из трёх ZenBook Duo 14.
EUV
И вот прошло 10 лет, пока мы с горем пополам производили 14-ти, 10-ти, и даже 7-нанометровые процессоры. Произошло событие, которого все очень долго ждали. Мир перешел на экстремальную УФ-литографию. Длина волны лазера скакнула с 193 нм до 13,5 нм, что является крупнейшим скачком за всю историю создания процессоров. Технологию разрабатывали 81 год и только в 2020 она заработала в полную мощь.
Ключевой момент технологии в том, что она позволит уменьшать техпроцесс вплоть до 1 нм, а это 10 атомов в толщину. И если вы считаете, что это невозможно, это не так. Компания IBM уже в этом году освоила 2 нм. Так, что 1 нм — это лишь дело техники.
Будущее
Но, а что нас ждет за порогом в 1 нм? Как дальше повышать производительность?
Это сложный вопрос. Безусловно люди придумают новую форму транзистора, мы перейдем на нанолистовые транзисторы. Вполне возможно, что люди откажутся от кремния и перейдут на новые материалы. Вариантов на замену есть масса:
- Углеродные нанотрубки
- Графеновые наноленты
- Диоксид и селенид гафния
- Дисульфид молибдена
Конечно же свой вклад внесут видеокарты, нейронные вычисления, и прочие специализированные чипы, которые сейчас развиваются куда быстрее процессоров. Об этом нам красочно заявляет новый закон от директора NVIDIA (Закон Хуанга).
Ну и наконец, скорее всего мы полностью откажемся от текущей концепции центрального процессора, основанной на архитектуре Фон Неймана и перейдем на асинхронные нейроморфные процессоры, построенные по подобию человеческого мозга. Кстати, их разработкой занимается тоже Intel.
В любом случае у нас есть еще 5-10 лет, пока транзисторный будут удваиваться по Закону Мура, а потом посмотрим.
Post Views:
16 231
Закон количества транзисторов в процессорах (закон Мура) в цифрах и графиках
Закон Мура — наблюдение (изначально сформулированное Гордоном Муром), согласно которому количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца.
Отметим, что часто цитируемый интервал в 18 месяцев связан с прогнозом Давида Хауса из Intel, по мнению которого, производительность процессоров должна удваиваться каждые 18 месяцев из-за сочетания роста количества транзисторов и увеличения тактовых частот процессоров.
Посмотрим, как выполняется правило:
Год | Количество транзисторов в процессоре |
1971 | 2 300 |
1974 | 5 000 |
1978 | 29 000 |
1982 | 134 000 |
1985 | 275 000 |
1989 | 1 180 000 |
1993 | 3 100 000 |
1997 | 8 800 000 |
2001 | 45 000 000 |
2005 | 228 000 000 |
2009 | 904 000 000 |
2013 | 4 200 000 000 |
2017 | 19 200 000 000 |
Фактически, данные подчиняются следующей формуле:
- P(n) = P(o) * 2^n
- P(n) = количество транзисторов в текущем периоде
- P(o) = количество транзисторов в начальном периоде,
- n = количество прошедших лет, деленное на 2
например,
- P(2017) = P(1971) * 2^(46/2)
- P(2017) = 2300 * 2^(23)
P(2017) = 19293798400, что примерно соответствует актуальному значению на 2017 год = 19200000000 транзисторов на кристалл.
Исполнение закона Мура в 1971-2018 годах
В 1965 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы) один из основателей Intel Гордон Мур в процессе подготовки выступления нашел закономерность: появление новых моделей микросхем наблюдалось спустя примерно год после предшественников, при этом количество транзисторов в них возрастало каждый раз приблизительно вдвое.
Он предсказал, что к 1975 году количество элементов в чипе вырастет до 216 (65536) с 26 (64) в 1965 году. Мур пришел к выводу, что при сохранении этой тенденции мощность вычислительных устройств за относительно короткий промежуток времени может вырасти экспоненциально.Это наблюдение получило название — закон Мура.
В 1975 году Гордон Мур внёс в свой закон коррективы, согласно которым удвоение числа транзисторов будет происходить каждые два года (24 месяца).
Существует масса схожих утверждений, которые характеризуют процессы экспоненциального роста, также именуемых «законами Мура». К примеру, менее известный «второй закон Мура», введённый в 1998 году Юджином Мейераном, который гласит, что стоимость фабрик по производству микросхем экспоненциально возрастает с усложнением производимых микросхем.
Стоимость фабрики, на которой корпорация Intel производила микросхемы динамической памяти ёмкостью 1 Кбит, составляла $4 млн, а оборудование по производству микропроцессора Pentium по 0,6-микрометровой технологии с 5,5 млн транзисторов обошлось в $2 млрд. Стоимость же Fab32, завода по производству процессоров на базе 45-нм техпроцесса, составила $3 млрд.
По поводу эффектов, обусловленных законом Мура, в журнале «В мире науки» как-то было приведено такое интересное сравнение: «Если бы авиапромышленность в последние 25 лет развивалась столь же стремительно, как промышленность средств вычислительной техники, то сейчас самолёт Boeing 767 стоил бы 500 долл. и совершал облёт земного шара за 20 минут, затрачивая при этом 20 литров топлива. Приведенные цифры весьма точно отражают снижение стоимости, рост быстродействия и повышение экономичности ЭВМ».
Рост числа транзисторов на кристалле микропроцессора (1970-2016). Точки соответствуют наблюдаемым данным, а прямая — периоду удвоения в 24 месяца.
На графике отображены данные о количестве транзисторов в процессорах, производительности, потреблению энергии, количеству логических ядер.
Вместе с тем на прошедшей в рамках выставки CES 2019 пресс-конференции, глава компании NVIDIA Дженсен Хуанг (Jensen Huang) объявил закон Мура более невозможным. Об этом сообщило издание CNET. Дженсен Хуанг заявил, следующее: «Закон Мура более невозможен».
Как теперь отметил топ-менеджер NVIDIA на сессии вопросов и ответов перед небольшим количеством журналистов, прямо сейчас закон Мура выражается в росте на несколько процентов каждый год и удвоение можно ожидать только каждые десять лет.
Интересно, что ещё в 2010 году вице-президент NVIDIA Билл Дэлли (Bill Dally) в своей колонке для журнала Forbes объявил о смерти так называемого закона Мура и отметил, что будущее за параллельными вычислениями.
Закон масштабирования Деннарда и его исполнение
Закон сформулировал в 1974 году разработчик динамической памяти DRAM Роберт Деннард (Robert Dennard) совместно с коллегами из IBM:
«Известно, что уменьшая размеры транзистора и повышая тактовую частоту процессора, мы повышаем повышать его производительность».
Правило закрепило уменьшение ширины проводника (по сути — миниатюризацию техпроцесса) в качестве главного показателя прогресса в микропроцессорной технике. Однако, закон масштабирования Деннарда стал буксовать еще в 2006 году. Количество транзисторов в чипах продолжает увеличиваться, но этот рост не дает существенного прироста к производительности устройств. Представители TSMC (производитель полупроводников) утверждают, что переход с 7-нм техпроцесса на 5-нм увеличит тактовую частоту процессора на 15%.
Известно, что основной причиной замедления роста частоты являются утечки токов, которые Деннард и не учитывал в своих разработках. Даже нынешние студенты первых курсов знают, что при уменьшении размеров транзистора и повышении частоты ток начинает сильнее нагревать микросхему, что при достижении критической температуры выведет ее из строя. В итоге производителям приходится балансировать между выделяемой процессором мощностью и производительностью. Как результат — уже с 2006 года частота массовых чипов установилась на отметке в 4–5 ГГц.
Да, сегодня инженеры работают над новыми технологиями, которые позволят в обозримом будущем решить проблему и увеличить производительность микросхем. К примеру, специалисты из Австралии разрабатывают металл-воздушный транзистор, который работает на частоте в несколько сотен гигагерц. Элемент состоит из двух металлических электродов, выполняющих роли стока и истока. Главное в этой схеме — их расположение (расстояние 35 нм). Они обмениваются электронами друг с другом благодаря явлению автоэлектронной эмиссии. Устройство позволит перестать добиваться уменьшения техпроцессов и сконцентрироваться на построении высокопроизводительных 3D-структур с большим числом транзисторов на кристалле.
Закон Куми и его исполнение
Закон сформулировал в 2011 году профессор Стэнфорда Джонатан Куми (Jonathan Koomey). Совместно с сотрудниками Microsoft, Intel и университета Карнеги-Меллона он сделал следующий вывод исходя из информации об энергопотреблении вычислительных систем начиная с ЭВМ ENIAC (1946):
«Можно утверждать, что объем вычислений на киловатт энергии при статической нагрузке удваивается каждые полтора года». Утверждение, в частности уточняло, что и энергопотребление компьютеров за прошедшие годы также выросло.
Спустя десятилетие после формулировки этого закона выяснилось, что средняя производительность чипа на киловатт энергии теперь удваивается каждые три года. Ситуация поменялась из-за трудностей, связанных с охлаждением чипов (как и было описано выше, с уменьшением размеров транзисторов становится труднее отводить тепло)
Будущее не за горами?
Да, вовсю разрабатываются технологии охлаждения чипов. Однако об их массовом внедрении пока говорить не приходится. К примеру, разработчики из университета в Нью-Йорке предложили использовать лазерную 3D-печать для нанесения на кристалл тонкого теплопроводящего слоя, в который входит титан, олово и серебро. Теплопроводность такого материала аж в 7 раз лучше, чем у иных термоинтерфейсов.
Надо отметить, что в своем исследовании физик Ричарда Фейнмана (Richard Feynman) еще в 1985 году отметил, что показатель энергоэффективности процессоров способен вырасти в 100 млрд раз. Однако по состоянию на 2019 год это значение не увеличилось и в 100 тысяч раз. Мы привыкли к высоким темпам роста вычислительных мощностей, инженеры ищут способы продлить действие закона Мура и преодолеть трудности, продиктованные законами Куми и Деннарда. Решением могут стать замена основных конструктивных элементов на кардинально новые.
Поделиться:
Оставьте свой комментарий!
- Комментарий в ВКонтакте
Tags:
- intel
- закон
- процессор
Добавить комментарий
< Предыдущая | Следующая > |
---|
Что такое закон Мура и верен ли он до сих пор?
Что такое закон Мура?
Закон Мура гласит , что количество транзисторов на микрочипе удваивается каждые два года. Закон утверждает, что мы можем ожидать, что скорость и возможности наших компьютеров будут увеличиваться каждые два года из-за этого, но мы будем платить за них меньше. Другой принцип закона Мура утверждает, что этот рост является экспоненциальным. Закон приписывают Гордону Муру, соучредителю и бывшему генеральному директору Intel.
Key Takeaways
- Закон Мура гласит, что количество транзисторов в микрочипе удваивается примерно каждые два года, хотя стоимость компьютеров уменьшается вдвое.
- В 1965 году Гордон Э. Мур, один из основателей Intel, сделал это наблюдение, которое стало известно как закон Мура.
- Другой принцип закона Мура гласит, что рост числа микропроцессоров экспоненциальный.
Смотреть сейчас: Что такое закон Мура?
Понимание закона Мура
В 1965, Гордон Э. Мур, соучредитель Intel (INTC), постулировал, что количество транзисторов, которые можно разместить на данной единице пространства, будет удваиваться примерно каждые два года.
Гордон Мур не называл свое наблюдение «законом Мура» и не собирался создавать «закон». Мур сделал это заявление, отметив новые тенденции в производстве микросхем в Fairchild Semiconductor. В конце концов, проницательность Мура превратилась в предсказание, которое, в свою очередь, стало золотым правилом, известным как закон Мура.
В течение десятилетий, последовавших за первоначальным наблюдением Гордона Мура, закон Мура руководил полупроводниковой промышленностью при долгосрочном планировании и постановке целей для исследований и разработок (НИОКР). Закон Мура был движущей силой технологических и социальных изменений, производительности и экономического роста, которые являются отличительными чертами конца 20-го и начала 21-го веков.
Закон Мура подразумевает, что компьютеры, машины, работающие на компьютерах, и вычислительная мощность со временем становятся меньше, быстрее и дешевле, поскольку транзисторы на интегральных схемах становятся более эффективными.
Почти 60 лет и все еще сильный
Спустя более 50 лет мы во многих отношениях ощущаем непреходящее влияние и преимущества закона Мура.
Вычислительная техника
По мере того, как транзисторы в интегральных схемах становятся более эффективными, компьютеры становятся меньше и быстрее. Чипы и транзисторы — это микроскопические структуры, содержащие молекулы углерода и кремния, которые идеально выровнены для более быстрого перемещения электричества по цепи. Чем быстрее микрочип обрабатывает электрические сигналы, тем эффективнее становится компьютер. Стоимость более мощных компьютеров ежегодно снижается, отчасти из-за более низкой стоимости рабочей силы и снижения цен на полупроводники.
Электроника
Практически каждый аспект высокотехнологичного общества извлекает выгоду из закона Мура в действии. Мобильные устройства, такие как смартфоны и компьютерные планшеты, не будут работать без крошечных процессоров; как и видеоигры, электронные таблицы, точные прогнозы погоды и системы глобального позиционирования (GPS).
Пособие для всех секторов
Более того, более компактные и более быстрые компьютеры улучшают транспорт, здравоохранение, образование и производство энергии — и это лишь некоторые из отраслей, которые развивались благодаря возросшей мощности компьютерных чипов.
Неизбежный конец закона Мура
Эксперты сходятся во мнении, что компьютеры должны достичь физических пределов закона Мура в какой-то момент в 2020-х годах. Высокие температуры транзисторов в конечном итоге сделают невозможным создание схем меньшего размера. Это связано с тем, что для охлаждения транзисторов требуется больше энергии, чем количество энергии, которое уже проходит через транзисторы. В интервью 2005 года сам Мур признал , что «… тот факт, что материалы состоят из атомов, является фундаментальным ограничением, и это не так уж далеко… Мы наталкиваемся на некоторые довольно фундаментальные ограничения, поэтому в один из дней мы нам придется перестать делать вещи меньше».
Создать невозможное?
Тот факт, что закон Мура, возможно, приближается к своей естественной смерти, возможно, наиболее болезненно проявляется у самих производителей чипов; поскольку эти компании обременены задачей создания все более мощных чипов вопреки реальным физическим трудностям. Даже Intel конкурирует сама с собой и со своей отраслью, чтобы создать то, что в конечном итоге может оказаться невозможным.
В 2012 году Intel со своим 22-нанометровым процессором смогла похвастаться самыми маленькими и самыми передовыми транзисторами в мире в серийном продукте. В 2014 году Intel выпустила еще более компактный и мощный 14-нм чип; и сегодня компания изо всех сил пытается вывести на рынок свой 7-нм чип.
Для сравнения, один нанометр равен одной миллиардной части метра, что меньше длины волны видимого света. Диаметр атома колеблется примерно от 0,1 до 0,5 нанометров.
Особые указания
Видение бесконечно расширенного и взаимосвязанного будущего несет в себе как проблемы, так и преимущества. Уменьшающиеся транзисторы уже более полувека способствуют прогрессу в вычислительной технике, но вскоре инженеры и ученые должны будут найти другие способы сделать компьютеры более функциональными. Вместо физических процессов приложения и программное обеспечение могут помочь повысить скорость и эффективность компьютеров. Облачные вычисления, беспроводная связь, Интернет вещей (IoT) и квантовая физика — все это может сыграть свою роль в будущем инноваций в области компьютерных технологий.
Несмотря на растущую озабоченность по поводу конфиденциальности и безопасности, преимущества постоянно совершенствующихся вычислительных технологий могут помочь нам сохранить здоровье, безопасность и продуктивность в долгосрочной перспективе.
Что такое закон Мура?
В 1965 году Гордон Мур предположил, что примерно каждые два года количество транзисторов в микросхемах будет удваиваться. Это явление, обычно называемое законом Мура, предполагает, что вычислительный прогресс со временем станет значительно быстрее, меньше и эффективнее. Широко известный как одна из отличительных теорий 21-го века, закон Мура имеет важные последствия для будущего технического прогресса — наряду с его возможными ограничениями.
Как закон Мура повлиял на вычислительную технику?
Закон Мура оказал непосредственное влияние на развитие вычислительной мощности. В частности, это означает, что транзисторы в интегральных схемах стали быстрее. Транзисторы проводят электричество, содержащее молекулы углерода и кремния, которые ускоряют передачу электричества по цепи. Чем быстрее интегральная схема проводит электричество, тем быстрее работает компьютер.
Закон Мура подходит к концу?
По мнению экспертов, действие закона Мура закончится где-то в 2020-х годах. Это означает, что компьютеры, по прогнозам, достигнут своих пределов, потому что транзисторы не смогут работать в меньших схемах при все более высоких температурах. Это связано с тем, что для охлаждения транзисторов потребуется больше энергии, чем энергия, проходящая через сам транзистор.
Закон Мура — определение, объяснение, примеры, мертв?
Принцип закона Мура гласит, что, поскольку количество транзисторов на кремниевой микросхеме примерно удваивается каждые два года, производительность и возможности компьютеров будут продолжать расти, а цена компьютеров падать. Это предсказание, сделанное американским инженером Гордоном Муром в 1965.
Вы можете использовать это изображение на своем веб-сайте, в шаблонах и т. д. Пожалуйста, предоставьте нам ссылку с указанием авторства. ком)
Закон представляет собой описание тенденции в производстве полупроводников. Это не естественный процесс, а процесс, который подпитывается научно-техническим прогрессом и требует для своего продолжения постоянных инноваций. Закон основан на наблюдении за экспоненциальным ростом электроники с течением времени, не обнаруживающим признаков технологического застоя.
Содержание
- Определение закона Мура
- Объяснение закона Мура
- Примеры
- Закон Мура умер?
- Часто задаваемые вопросы (FAQ)
- Рекомендуемые статьи
- Закон Мура — это наблюдение, сделанное Гордоном Муром в 1965 году. Его основой служат эмпирические наблюдения Мура. Из наблюдаемой статистики он экстраполировал количество транзисторов на микрочипе, которое ежегодно удваивается.
- Большая часть этого роста плотности кристаллов обусловлена четырьмя основными факторами: размером кристалла, размером линии, техническим совершенством и технологическими инновациями.
- С течением времени закон пошатнулся. Ослабление является результатом растущей сложности, связанной с созданием передовых технологий.
Объяснение закона Мура
Закон Мура был одним из лучших технологических предсказаний за последние 50 лет. Гордон Э. Мур предсказал, что число компонентов интегральной схемы (ИС) будет увеличиваться вдвое в год. Его постулат стал известен как закон Мура и был подтвержден в 1919 году.75. Большая часть этого роста плотности чипов обусловлена четырьмя основными факторами: размером кристалла, размером линии, техническим совершенством и технологическими инновациями.
Согласно наблюдению Мура, одним из основных преимуществ встроенной электроники является ее низкая стоимость. Это преимущество растет по мере развития технологий; одна полупроводниковая подложка может выполнять более сложные функции схемы. Стоимость одного компонента в простых схемах почти обратно пропорциональна количеству компонентов. Однако стоимость компонента имеет тенденцию к увеличению при добавлении большего количества компонентов, а более низкая производительность компенсирует рост сложности. В результате в любой момент технологического развития существуют минимальные затраты. Например, прогноз производственных затрат на компонент в 1970 было лишь десятой частью того, что было в 1965 году.
По его собственным словам, Мур описывает, что сначала это было просто наблюдение, попытка предсказать, что это будет способ удешевить электронику. Тем не менее, отрасли постоянно совершенствуются, и различные технологические узлы регулярно появляются, чтобы не отставать от достижений. Таким образом, все бизнес-игроки признали, что если они не будут двигаться так быстро, то отстанут от технологий, что приведет к дальнейшему и ускоренному росту.
Примеры
Давайте рассмотрим два примера, которые могут лучше продемонстрировать закон Мура:
Пример #1
Давайте рассмотрим случай Intel с законом Мура. В 1971 году Intel представила Intel 4004 с количеством транзисторов 2250. А в 1974 году появился процессор Intel 8080 с возможностью 6000 транзисторов. Два года спустя Intel представила процессор Intel 8085 с 6500 транзисторами в 1976 году. В 1978 году Intel 8086 вышел с 29 транзисторами.,000. Затем в 1980 году появился Intel 8051 с 50 000 транзисторов, за ним последовал Intel 80186 с 55 000 транзисторов в 1982 году.
Наконец, в 1985 году Intel 80386 имел 275 000 транзисторов. Это стало известно как закон Intel Мура. Из приведенных выше данных видно, что количество транзисторов увеличивалось с годами с периодом в два года.
Пример #2
Релевантность транзисторов на площадь кремния, а не транзисторов на кристалл, изменилась, что является альтернативным объяснением отклонения от закона Мура. Один из первых трех технологических факторов, определяющих закон Мура, — размер микросхемы — иллюстрирует это на примере отраслевой тенденции. К середине 19В 90-е годы рост площади чипов замедлился до 10% в год (приблизительно) после роста примерно на 20% в год на протяжении 1970-х годов. Однако к концу 1990-х годов площадь чипов выровнялась». Дорожная карта SIA от 1997 года предсказывала размер чипа DRAM более 11 см 2 на 2009 год. Хотя ожидалось еще одно изменение графика закона Мура, отсутствие растущего размера чипа как фактора сложности увеличилось. Вместо этого скорость уменьшения размера объекта увеличилась, что позволило закону Мура оставаться в силе.
Закон Мура умер?
Во втором десятилетии 2000-х стало очевидным замедление роста производства микросхем. Производство Intel 10-нанометровых чипов является одним из наиболее ярких примеров. Intel была одним из пионеров в индустрии микросхем и ведущим блюстителем закона. Когда закон Мура был на двухлетнем уровне роста, компания выпустила их в 2019 году, через пять лет после предыдущего поколения 14-нанометрового функционального чипа.
Конец закона Мура и медленный рост не были внезапными, но очевидными с 1999. Исследователи из Intel беспокоились о том, что к 2005 году они не смогут сделать транзисторы намного более производительными и менее 100 нанометров. Были физические препятствия, такие как квантовые эффекты блуждающих электронов. Однако технологические отрасли годами уклонялись от них, изобретая новые методы, такие как использование экстремального УФ (ультрафиолетового) излучения. Длины видимого света стали толще, и они могли вырезать только кремниевые элементы размером всего в несколько десятков нанометров. Они пришли с растущими расходами.
Самые современные предприятия по производству микросхем также становятся дорогими. Многие ожидают, что к 2022 году затраты на фабрики (лаборатории по производству полупроводников) вырастут как минимум на 16 миллиардов долларов США, при этом среднегодовой рост составит 13 % (2020 год). В результате всего три компании производят чипы следующего поколения. Это меньше, чем восемь в 2010 году и 25 в 2002 году.
Конец закона Мура
0167 приближается конец закона Мура. Он считает, что за последние несколько лет масштабирование ЦП значительно увеличило количество транзисторов. Но заметного прироста скорости не заметил. Для сравнения, за тот же период GPU значительно продвинулись в скорости. По сравнению с ожиданиями, рост производительности ЦП за последние несколько лет был вялым. В результате Intel уделила больше внимания снижению энергопотребления и повышению производительности в средах с низким энергопотреблением.
Закон Мура исторически интерпретировался как утверждение, что производительность ЦП будет удваиваться каждые 18–24 месяца, но это неверно. Закон Мура предсказал удвоение количества транзисторов, а не чистое быстродействие. Компании уделяют все больше внимания энергоэффективности и интеграции компонентов, а не просто концентрируются на увеличении количества транзисторов и тактовых частот. Процессоры не масштабируются так хорошо, как раньше, из-за появления специализированных процессоров, предназначенных для обработки задач искусственного интеллекта и глубокого обучения. Тем не менее, некоторые части технологического сообщества все еще надеются, что закон еще не умрет.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Закон Мура по-прежнему действует?
Вопрос открыт для обсуждения. В то время как доказательство закона замедляется, некоторые все еще надеются, что будут новые приложения, которые будут продвигать наследие закона.
2. Когда закончится действие закона Мура?
Закон перестанет действовать, когда технологические достижения перестанут соответствовать предсказаниям Гордона Мура.