Что такое закон Мура?

Немного истории
19 апреля 1965 г., в журнале «Electronics» (vol. 39, № 8) в рубрике «Эксперты смотрят в будущее» вышла ныне всемирно знаменитая статья Гордона Мура (Gordon Moore) «Cramming more components onto integrated circuits» (Объединение большего количества компонентов в интегральных схемах). В этой статье Мур (будущий сооснователь корпорации Intel), работавший тогда директором отдела разработок компании Fairchild Semiconductors, дал прогноз развития микроэлектроники на ближайшие десять лет на основании анализа шестилетнего развития микроэлектроники, предсказав, что количество элементов на кристаллах электронных микросхем будет и далее удваиваться каждый год.

Вскоре после выхода статьи эта эмпирически подмеченная закономерность получила название закона Мура (Moore’s Law) и стала, пожалуй, самым знаменитым законом в IT-сфере и полупроводниковой индустрии, задав некий фундаментальный вектор развития технологии, которому разработчики микропроцессоров невольно стараются следовать вот уже более сорока лет! И хотя, строго говоря, закон Мура не принадлежит к числу научных — физических или математических — законов, на базе которых строятся наши современные представления о природе и протекающих в ней процессах, а является просто метко подмеченным эмпирическим правилом, отражающим экспоненциальный характер развития одной из многочисленных тенденций в современном человеческом обществе (в этом смысле закон Мура — скорее «социологический», чем «компьютерный»), он оказался очень удобным для описания определенных вещей и весьма полезным для прогнозирования деятельности компаний в этой области. Именно поэтому его так полюбили многие маркетологи и директора микроэлектронных предприятий, превратив в своеобразный фетиш.

Когда было сделано предсказание Мура, микроэлектроника пребывала в зачаточной фазе своего развития. Первый транзистор был создан в 1947 г. (а в 1956 г. за его открытие Бардину, Браттейну и Шокли вручили Нобелевскую премию по физике). Первая микросхема заработала 12 сентября 1958 г. в компании Texas Instruments (за ее изобретение Нобелевскую премию по физике присудили лишь в 2000 г.). «Первооткрывателями» микросхемы (то есть отцами современной микроэлектроники) считаются Джек Килби и один из основателей Intel Роберт Нойс. Физики, как таковой, при создании микросхемы было немного, но Килби и Нойс «всего-навсего» придумали технологию, которая совершила полный переворот в электронной промышленности. Кстати, к 1965 г. в самой сложной микросхеме компании Fairchild было всего лишь 64 транзистора, и о каких-либо достоверных статистических данных в этой отрасли не приходилось и говорить. Поэтому остается лишь поражаться, как в таких обстоятельствах Гордон Мур сумел предугадать фантастические темпы развития всей отрасли на несколько десятилетий вперед.

Выступая в 1975 г. на конференции International Electron Devices Meeting, Гордон Мур отметил, что за прошедшее десятилетие количество элементов на кристаллах действительно удваивалось каждый год, однако в будущем, когда сложность чипов возрастет, удвоение числа транзисторов в микросхемах будет происходить несколько медленнее — каждые два года. Это новое предсказание также сбылось, и закон Мура продолжает в этом виде (удвоение за два года) действовать поныне (то есть в течение почти тридцати лет!), в последнее время немного ускорившись до удвоения за 18 месяцев, что можно наглядно проследить на примере деятельности лидера современной полупроводниковой индустрии корпорации Intel.

О названии
Само название «закон Мура» впервые было дано утверждению Мура Карвером Мидом. Закон Мура настолько разрекламирован, что кажется незыблемой истиной. Популярность закона Мура выгодна и самим производителям микропроцессоров, т.к. спекуляции на этом законе позволяют сделать хорошую рекламу — именно так сейчас Intel преподносит его на своем сайте: «Инновации Intel продолжают воплощать закон Мура в жизнь!».

Существует несколько интерпретаций закона Мура:
• наиболее выгодное число транзисторов на кристалле удваивается каждый год;
• число транзисторов в производимых чипах удваивается каждые два года;
• технологически возможное число транзисторов на кристалле микропроцессора удваивается каждые два года;
• производительность микропроцессоров удваивается каждые 18 мес.;
• тактовая частота микропроцессоров удваивается каждые 18 мес.;
• вычислительная мощность компьютера удваивается каждые 18 мес.;
• доступная вычислительная мощность удваивается каждые 18 мес.;
• плотность транзисторов на чипе удваивается каждые 18 мес.;
• вычислительная мощность, доступная за $ 1, удваивается каждые 18 мес.;
• стоимость чипа падает вдвое каждые 18 мес.

Кто такой Гордон Мур
Гордон Мур был одним из основателей Intel в августе 1968 г. и в течение последующих семи лет занимал должность исполнительного вице-президента корпорации. В 1975 г. он стал президентом и главным управляющим Intel и занимал обе должности до 1979 г., когда пост президента сменил на должность председателя совета директоров. Главным управляющим корпорации Intel доктор Мур работал до 1987 г., а на посту председателя совета директоров — до 1997 г., когда его удостоили звания почетного председателя совета директоров. Ныне 78-летний Гордон Мур является почетным председателем совета директоров корпорации Intel и проживает на Гавайях.

Заключение
Справедливости ради, следует признать, что так называемый закон Мура не выполняется с точностью, достаточной для того, чтобы считать его не только законом, но и эмпирической зависимостью. Возможно, что шумиха вокруг закона Мура — это ловкий маркетинговый ход корпорации Intel. Но так или иначе, этот закон был подхвачен всеми и пришелся по душе компьютерным обывателям. Многие ученые считают, что закон Мура стал популярен потому, что в простой и очень доступной форме определяет фантастические (пока недоступные ни одной другой отрасли экономики!) темпы развития полупроводниковой индустрии.

…В 2003 г. Гордон Мур подсчитал, что количество транзисторов, ежегодно поставляемых на рынок в мире, достигло 10.000.000.000.000.000.000. Это в сто раз больше, чем количество муравьев на

Кто такой Гордон Мур
Гордон Мур был одним из основателей Intel в августе 1968 г. и в течение последующих семи лет занимал должность исполнительного вице-президента корпорации. В 1975 г. он стал президентом и главным управляющим Intel и занимал обе должности до 1979 г., когда пост президента сменил на должность председателя совета директоров. Главным управляющим корпорации Intel доктор Мур работал до 1987 г., а на посту председателя совета директоров — до 1997 г., когда его удостоили звания почетного председателя совета директоров. Ныне 78-летний Гордон Мур является почетным председателем совета директоров корпорации Intel и проживает на Гавайях.

Заключение
Справедливости ради, следует признать, что так называемый закон Мура не выполняется с точностью, достаточной для того, чтобы считать его не только законом, но и эмпирической зависимостью. Возможно, что шумиха вокруг закона Мура — это ловкий маркетинговый ход корпорации Intel. Но так или иначе, этот закон был подхвачен всеми и пришелся по душе компьютерным обывателям. Многие ученые считают, что закон Мура стал популярен потому, что в простой и очень доступной форме определяет фантастические (пока недоступные ни одной другой отрасли экономики!) темпы развития полупроводниковой индустрии.

…В 2003 г. Гордон Мур подсчитал, что количество транзисторов, ежегодно поставляемых на рынок в мире, достигло 10.000.000.000.000.000.000. Это в сто раз больше, чем количество муравьев на Земле…

Теги: компьютеры, биографии, информационные технологии, законы

Значение слова мура

Примеры употребления слова мура в литературе.

Но когда Октав рассказал, что видел, как аббат Фожа выходил из епархиального управления, Муре не выдержал.

Сатюрнена, и тогда Муре стал его расспрашивать, какой вид имел аббат, как смотрели на него прохожие, зачем он пошел в церковь.

Муре, ускоривший шаги, старался ступать неслышно, из боязни, как бы аббат не заметил его и не ускользнул.

Муре вместе с ним высунулся из окна и, задрав голову, стал рассматривать кровельный желоб, аббат углубился в архитектурные подробности, объясняя, как, по его мнению, могла образоваться протечка.

Муре первый же и пошутил над своим красноречием: — Словом, дружище, в наши дни всякий начинающий аршинник — будущий миллионер.

Муре поднял голову и снова хлопнул приятеля по коленке, повторяя с солидной веселостью человека, который ничуть не стыдится обогатившего его ремесла: — Аршинником в полном смысле слова!

Но Муре предпринял еще несколько усилий и почти убедил барона Гартмана отказаться от этих планов.

Эти владения состояли из камбуза, холодильных камер, а также гидропонической оранжереи, предмета забот не только Муры, но и врача Тау, отвечающего за внутреннюю атмосферу корабля.

Не забывая об осторожности, Головнин решил использовать колебания Мура и вырвать из-под его влияния двух матросов.

Мура, и в зале не было слышно ни единого слова за исключением обмена репликами между Мурой и вокалистом ЦЕНТРА В.

К тому же Йорк был одним из опекунов несовершеннолетней наследницы, на чьей земле была расположена фабрика Мура, и тому часто приходилось советоваться с ним по всякого рода делам, и это тоже их сближало.

Мистер Йорк оставил Мура в покое, и разговор перешел на более общие темы, порой, однако, вновь сбиваясь на спор.

Мать ее приходилась сводной сестрой отцу Мура, так что Каролина считалась родственницей Роберта, Луи и Гортензии, хотя кровного родства между ними не было.

Но ради удовольствия провести вечер в обществе Мура — нелюдимого, странного и чуждого мне человека — я не сделаю и шагу.

Майк и сам признает, что он не прочь с ним поговорить, только он вбил себе в голову, что участь Мура должна послужить уроком для других.

Источник: библиотека Максима Мошкова

ПЯТЬ ЛЕГЕНДАРНЫХ МОСКОВСКИХ СЫЩИКОВ

Валентин Рощин

Пик служебной карьеры Валентина Рощина пришёлся на годы «перестройки». В конце 1980-х Валентин Дмитриевич служил в МУРе и занимал должность заместителя начальника отдела по предотвращению разбоев.

В те годы сотрудники «разбойного» отдела оказались на самой передовой борьбы с преступностью: после введения закона о кооперации, легализовавшего, по сути, теневой бизнес, криминальные группировки, специализировавшиеся на вооружённых грабежах, стали плодиться, словно грибы после дождя. Так что работы у Рощина и его коллег хватало. Ну а кроме того, Валентин Дмитриевич прославился тем, что раскрывал сложнейшие преступления, в которых были замешаны высокопоставленные и весьма влиятельные люди того времени.

Одна из самых громких криминальных историй «перестроечного» времени — нападение на мастерскую Зураба Церетели. Сообщение об этом поступило в МУР в один из октябрьских дней 1987 года. Поскольку Церетели в горбачёвскую эпоху считался придворным художником и водил дружбу с первыми лицами государства, история с ограблением его мастерской тут же приобрела особый резонанс. Все дела, которыми на тот момент занимался «разбойный» отдел, приостановили, а на место происшествия по приказу начальства немедленно выехала группа лучших сыщиков МУРа во главе с Валентином Рощиным. Параллельно дело вели и сотрудники КГБ СССР.

Самого Церетели в тот момент в мастерской не оказалось: он находился в Женеве, оформлял интерьер помещения, где планировалась встреча Михаила Горбачёва и Рональда Рейгана. В мастерской скульптора в Москве постоянно находились три человека: супружеская пара, следившая за чистотой и порядком, и шофёр, который доставлял продукты и всё необходимое для работы. Разбойное нападение произошло ночью. Какие-то люди проникли в мастерскую, ударили шофёра несколько раз ножом, затем вынесли из помещения новенькую импортную видео- и аудиотехнику.

Осмотр места происшествия показал, что попасть в мастерскую Церетели можно было лишь через дверь — на окнах стояли решётки, распилить которые без автогена не представлялось возможным. Однако и замок на входной двери не тронули. Значит, дверь преступникам открыли изнутри. При этом супруги в один голос твердили, что никого не впускали, ничего не слышали, а проснулись только от воплей раненого шофёра.

Следствие зашло в тупик. Супруги явно что-то скрывали или недоговаривали. А шофёр находился в палате Боткинской больницы, и доступ к нему ограничили. И тогда Валентин Рощин решил направить в больницу под видом пациента своего человека, подселить его в палату к шофёру и вызвать того на откровенность. Эту миссию блестяще исполнил сотрудник «разбойного» отдела МУРа Алексей Белов. Из разговоров с шофёром стало ясно, что на самом деле произошло в ту роковую ночь в мастерской Церетели.

Выяснилось, что шофёр принадлежал к людям нетрадиционной сексуальной ориентации. Он регулярно посещал все злачные места Москвы, где бывал соответствующий контингент. Как-то раз он познакомился с молодым, модно одетым парнем и привёл его в мастерскую для любовных утех (в отсутствие Церетели он делал это неоднократно). По словам шофёра, в мастерской они выпили вина, после чего он отключился. А когда очнулся, увидел перед глазами нож…

Модно одетого парня довольно быстро вычислили. Им оказался хорошо известный московской милиции представитель нетрадиционной сексуальной ориентации. При обыске в его квартире нашли один из похищенных у Зураба Церетели видеомагнитофонов. На допросах парень признался, что действительно бывал в мастерской Церетели, видел заграничную технику и рассказал об этом своим приятелям. Тогда-то дружки и решили почистить мастерскую скульптора.

На следующий день модный парень позвонил шофёру, договорился о встрече. Далее события развивались в точном соответствии с преступным планом: пьяная оргия в мастерской, клофелин в бокале шофёра, похищение аппаратуры. Правда, очнувшийся раньше времени шофёр внёс некоторые коррективы: пришлось несколько раз ударить его ножом. А в остальном всё прошло без сучка без задоринки. Разбойники были уверены, что останутся безнаказанными, и крайне удивились, когда буквально через несколько дней после удачного, как им казалось, ограбления очутились в муровском кабинете Валентина Рощина.

Таких историй в биографии Рощина имелось немало. Помимо мастерской Церетели была, например, ещё дача народной артистки СССР Веры Марецкой. Неизвестные преступники утащили у народной артистки несколько кур ценной породы, которые она привезла из Франции. Марецкая, не обнаружив любимых курей, так расстроилась, что позвонила в ЦК КПСС и попросила прислать лучших сыщиков страны. Из ЦК перезвонили в МВД, а из МВД в МУР. На дачу к Марецкой выехал Валентин Рощин. Кур он народной артистке вернул, а та в знак благодарности угощала его вареньем собственного изготовления.

Почти четверть века, с сер. 1970-х по 1997 год, Валентин Дмитриевич проработал в московском угро. Про таких говорят: чистый муровец.

> Закон Мура

1965: Мур формулирует предположение

Закон Мура — эмпирическое наблюдение, сделанное в 1965 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы), в процессе подготовки выступления Гордоном Муром (одним из основателей Intel).

Зависимость числа транзисторов на кристалле микропроцессора от времени. Обратите внимание, что вертикальная ось имеет логарифмическую шкалу, то есть кривая соответствует экспоненциальному закону — количество транзисторов удваивается примерно каждые 2 года.

Мур высказал предположение, что число транзисторов на кристалле будет удваиваться каждые 24 месяца. При анализе графика роста производительности запоминающих микросхем им была обнаружена закономерность: появление новых моделей микросхем наблюдалось спустя примерно одинаковые периоды (18—24 мес.) после предшественников, при этом количество транзисторов в них возрастало каждый раз приблизительно вдвое. Гордон 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. 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. Так, 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 c 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 пять галлонов (~18,9 л) топлива. Приведенные цифры весьма точно отражают снижение стоимости, рост быстродействия и повышение экономичности ЭВМ». — Журнал «В мире науки» (1983, № 10) (русское издание «Scientific American»)

В 2007 году Мур заявил, что закон, очевидно, скоро перестанет действовать из-за атомарной природы вещества и ограничения скорости света.

Одним из физических ограничений на миниатюризацию электронных схем является также Принцип Ландауэра, согласно которому логические схемы, не являющиеся обратимыми, должны выделять теплоту в количестве, пропорциональном количеству стираемых (безвозвратно потерянных) данных. Возможности по отводу теплоты физически ограничены.

Параллелизм и закон Мура

В последнее время, чтобы получить возможность задействовать на практике ту дополнительную вычислительную мощность, которую предсказывает закон Мура, стало необходимо задействовать параллельные вычисления. На протяжении многих лет, производители процессоров постоянно увеличивали тактовую частоту и параллелизм на уровне инструкций, так что на новых процессорах старые однопоточные приложения исполнялись быстрее без каких либо изменений в программном коде. Сейчас по разным причинам производители процессоров предпочитают многоядерные архитектуры, и для получения всей выгоды от возросшей производительности ЦП программы должны переписываться в соответствующей манере. Однако, по фундаментальным причинам, это возможно не всегда.

2012: Опровержение закона Мура

Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales) совершили очередной прорыв в развитии компьютерной отрасли: им впервые удалось создать рабочий транзистор на базе одного атома.

С 1954 года, когода научный сотрудник Texas Instruments Джордж Тиль (George Teal) создал первый кремниевый транзистор, инновационные решения позволили постепенно уменьшать и уменьшать размер этих электронных компонентов, что привело к созданию компьютеров и мобильных устройств современного типа.

Одно устройство может содержать миллиарды транзисторов, которые работают вместе для выполнения простых двоичных вычислений. Чем больше транзисторов находится на единицу площади, тем быстрее производятся расчеты и тем больше информации компьютеры могут обработать и сохранить, одновременно затрачивая меньше энергии.

В прошлом уже были созданы одноатомные транзисторы. Но к сегодняшнему дню в их использовании была достигнута погрешность в 10 нанометров (нанометр равен одной миллиардной метра). Но для одноатомного транзистора, чтобы он мог использоваться в реальных устройствах, требуется расположение одного атома точно на кремниевом чипе. По данным журнала о нанотехнологиях Nature Nanotechnology, именного этого и удалось достичь исследователям.

Они использовали сканирующий туннельный микроскоп (устройство, которое позволяет исследователям видеть атомы и обеспечить точность манипуляций с ними) ученые проделали узкий канал в кремниевой базе. Затем был применен газ фосфин, с помощью которого был помещен отдельный атом фосфора между двумя электродами в нужной области. Когда электрический ток проходит через такое устройство, оно усиливает и передает электрический сигнал, что и является основным принципом работы любого транзистора.

Так что достижение ученых из Австралии приблизило человечество еще на один шаг к созданию квантовых компьютеров. Удивительно также и то, что команда бросила вызов закону Мура (основывается на публикации Гордона Мура (Gordon Moore) в журнале Electronics Magazine в 1965 году). Согласно этому закону, число транзисторов, размещающихся на одной схеме, удваивается каждые 18-24 месяцев. Так что, по прогнозам Мура, одноатомные транзисторы должны появиться не раньше 2020 года. Однако это произошло на 8 лет раньше.

Мишель Симмонс (Michelle Simmons), директор ARC Centre for Quantum Computation and Communications и глава исследовательской группы, заявил: «Мы решили 10 лет назад, что создадим одноатомный транзистор так быстро, как это будет возможно, и тем самым опровергнем этот закон. И вот мы сделали это в 2012 году».

Однако до реального использования таких транзисторов пройдет еще 15-20 лет. Дело в том, что работающий образец функционирует только при температуре минус 391 градус в пределах лаборатории, так что является всего лишь доказательством концепции.

2015: Intel верит в дальнейшее соблюдение закона Мура

На конференции International Solid-State Circuits Conference (ISSCC), которая с 22 по 26 февраля 2015 года прошла в Сан-Франциско, участники полупроводниковой отрасли рассказали о своих достижениях и планах в части освоения «тонких» технологических норм. Добраться до 10 нм чипмейкеры смогут при помощи нынешних технологий, но дальнейшее развитие осложнится, поэтому производителям потребуются новые решения.

По словам ведущего специалиста Intel Марка Бора (Mark Bohr), несмотря на всеобщую борьбу с растущими расходами на полупроводниковые пластины, компания продолжает увеличивать в микросхемах плотность транзисторов и снижать себестоимость каждого из них, и делает это быстрее в случае с 14 нм по сравнению с предыдущими технологиями. Эти темпы сохранятся на 10 и 7 нм шаге за счет масштабирования, позволяющего повысить степень интеграции и удешевить стоимость одного транзистора, заявил Бор.

Intel уверена, что стоимость транзисторов будет по-прежнему снижаться по мере освоения передовых техпроцессов

Стоит отметить, что Intel начала 14-нм производство с запозданием примерно на 6-9 месяцев относительно планируемых сроков. Несмотря на это американская корпорация опередила конкурентов, и к концу февраля 2015 года лишь она предлагает 14-нм процессоры, а TSMC, Samsung и GlobalFoundries только-только приноравливаются к выпуску 16-нм продукции с сохранением 20-нм геометрии в металлических слоях.

Intel обещает коммерческое освоение 10-нм техпроцесса в 2016 году и планирует использовать 7-нм технологию в 2018-м. Еще через два года компания рассчитывает на переход к 5 нм.

Сделать это без инноваций будет трудно. Они обязательно появятся, поскольку именно так было в последние годы, уверен Марк Бор, ссылаясь на закон Мура, предполагающий, что вычислительная мощность удваивается каждые 24 месяца.

При освоении передовых проектных норм Intel, возможно, будет применять упаковку чипов типа 2,5D (слои помещаются рядом друг с другом) и 3D (слои располагаются поверх друг друга). При этом корпорация продолжает поиск новых эффективных с точки зрения себестоимости решений.

Глава полупроводникового подразделения Samsung Кинам Ким (Kinam Kim) заявил, что CMOS-транзисторы теоретически можно уменьшить до норм 3-5 нм. Вместе с тем топ-менеджер согласился с тем, что технологии ниже 10 нм требуют новых подходов.

Рубрики: IT

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *