Кінець наближається. Чи все ж таки ні? Деякі вважають, що практичні передбачення Гордона Мура про зростання числа транзисторів на кристалі з плином часу вже втрачають свою актуальність. Однак інші кажуть: «Зачекайте, не так скоро». Навіть Мур, один із засновників Intel, вважає, що вони будуть жити ще років з десять.

Всі ці міркування і припущення активізувалися в зв'язку з наближенням 50-ої річниці першого передбачення Мура, опублікованого в квітні 1965 року в журналі Electronics. Початкове пророцтво Мура наголошувало, що число транзисторів на кристалі буде подвоюватися кожен рік. Це було вірно, однак згодом, у 1975 році і пізніше, «закон» піддавався коректувань. Для одних типів транзисторів і схем число транзисторів подвоюється кожні два роки, а для інших - кожні 18 місяців. І це залишається незмінно справедливим протягом багатьох десятиліть. В даний час деякі виробники мікросхем можуть розмістити на одному кристалі понад 10 мільярдів транзисторів. І така тенденція зберігається. Поки що.

Технологія виробництва напівпровідників розвивається, дозволяючи інженерам робити транзистори все менші і менші. З кожним новим скороченням розміру приходить підвищення швидкості і зниження споживаної потужності. І з'являється можливість розмістити більше транзисторів на тій же площі кремнію. Це, в свою чергу, знижує вартість транзистора. Сьогодні один MOSFET інтегральної схеми коштує всього кілька мікроцентів. Величезний стрибок стався під час переходу від біполярних схем з резисторами до MOSFET. Як підсумок, ми отримуємо все більші й більші обсяги пам'яті і більш швидкі процесори з більш багатою архітектурою. Це робить можливим рік за роком нарощувати продуктивність і функціональність сучасних ПК і смартфонів, не збільшуючи їх вартість. І що ж?

Зараз спостерігаються ознаки того, що дія закону Мура припиняється. Розміри транзисторів наближаються до фізичних меж. Сьогодні Intel робить транзистори з проектними нормами 14 нанометрів, ширина затвору яких дорівнює розміру приблизно 30 атомів кремнію. Крім того, менші розміри транзисторів і більш щільне їх розташування призводять до витоку електронів, що погіршує характеристики і збільшує споживання потужності. Деякий час допомагало зниження напруги живлення, однак і тут вже досягнута межа. Зростання тактових частот зупинилося, і акцент тепер ставиться на зниження споживаної потужності.

Гордон Мур, Загон Мура

Гордон Мур.

Одним з ключових перешкод на шляху руху в напрямку, зазначеному законом Мура, є процес фотолітографії. Він являє собою перенесення топології проекту з масок на пластини. На якийсь період часу ця проблема була вирішена використанням ультрафіолетового світла і деяких хитрощів з процесом подвійного структурування. Але навіть це має свої межі. В даний час передбачається, що граничний розмір затвору транзистора становить 5 нм. І ця безвихідь, якщо таке дійсно станеться, може статися вже в 2020 році або близько того. Хто може сказати точно?

Виробники процесорів подолали обмеження продуктивності за рахунок збільшення числа ядер ЦПУ на кристалі. Це дозволило підвищити швидкість обчислень без подальшого збільшення тактової частоти. Однак проблемою стало програмування кількох ядер. Що стосується пам'яті, то зростання щільності транзисторів припинився, коли виробники DRAM і NAND-флеш свідомо обмежили його, побоюючись нашкодити таким параметрам, як час зберігання і надійність. USB-накопичувачі не можуть стати ні більшими, ні дешевшими.

Закон Мура

Це не кінець електроніки в звичному для нас розумінні. Ми все ще будемо мати великі, швидкі мікросхеми та чудові вироби. Разом з цим ми можемо не побачити постійного поліпшення характеристик і такого зниження цін, як в минулому. Ефект закону Мура може сповільнитися до подвоєння через кожні 36 місяців, і ця тенденція може тривати все наступне десятиліття або близько того, поки інженери будуть міркувати, що робити далі і як це зробити. А ви, тим часом, продовжуйте використовувати ті переваги, які дає нам нинішній напрямок розвитку.

Знімемо ж капелюхи перед Гордоном Муром, який нині перебуває на пенсії. Подякуємо за те, що він дав нам надійну систему прогнозування продуктивності та ціноутворення електронної продукції, що прослужила довгі роки.