Четверг, 26.04.2018, 04:51
Приветствую Вас Гость | Регистрация | Вход

Hi-Tech - смартфоны, планшеты, роботы, технологии.

Поделиться
Меню сайта
Твит лента
Download the news of the informer...
Категории раздела
Бессмертие [18]
Воскрешение людей [0]
Дом [5]
Здоровье [32]
Интернет [4]
Компьютеры [12]
Нанотехнологии [17]
Омоложение организма [15]
Наука/Образование [2]
робототехника [18]
Спорт [0]
Космос [2]
Киборгизация [11]
Туризм/Путешествия [0]
Увлечения / Хобби [0]
Юмор [0]
Непознанное [4]
Тематические статьи [64]
Форма входа

Поиск

Каталог статей

Главная » Статьи » Компьютеры

закон Мура
В апреле 1965 года, примерно за три с половиной года до создания корпорации «Intel», Гордон Мур (р. 1929), занимавший в ту пору должность директора отдела разработок компании Fairchild Semiconductors, в статье для журнала «Electronics» дал прогноз развития микроэлектроники, получивший вскоре название закона Мура.
____ Ныне доктор Гордон Мур является почетным председателем совета директоров корпорации Intel. В августе 1968 года он стал одним из основателей Intel и в течение последующих семи лет занимал должность исполнительного вице-президента корпорации. В 1975 году он стал президентом и главным управляющим Intel и занимал обе должности до 1979 года, когда пост президента сменил на должность председателя совета директоров. Главным управляющим Intel Гордон Мур работал до 1987 года, а на посту председателя совета директоров — до 1997 года, когда его удостоили звания почетного председателя совета директоров. 19 апреля Закону Мура исполнилось 40 лет, и все эти годы он остается непререкаемым правилом для всей индустрии информационных технологий.
____ 40 лет назад микроэлектроника пребывала в зачаточном состоянии. Чипов тогда производилось совсем мало, в самой сложной микросхеме компании Fairchild было всего 64 транзистора, о каких-либо достоверных статистических данных в этой отрасли не приходилось и говорить. Остается лишь поражаться, как в таких обстоятельствах Гордон Мур сумел предугадать фантастические темпы развития всей отрасли на несколько десятилетий вперед и предсказать, что количество транзисторов на чипе ежегодно будет удваиваться. Более того, одновременно он сделал провидческий прогноз последствий этого, предсказав, что по мере экспоненциального увеличения числа транзисторов на микросхеме процессоры будут становиться все более дешевыми и быстродействующими, а их производство — все более массовым.
____ По своей сути закон Мура является не законом природы, а, скорее, эмпирическим правилом. В своей первоначальной формулировке он действовал до 1975 года, когда, выступая на конференции «International Electron Devices Meeting», Гордон Мур внес в него коррективы, высказав предположение, что при производстве все более сложных чипов удвоение числа транзисторов будет происходить каждые два года. И опять он оказался прав, разве что в последние годы количество транзисторов на микропроцессоре порой удваивается с интервалом в полтора года.
____ Почему столь простая формулировка закона развития микроэлектроники вот уже сорок лет на все лады цитируется во всем мире, став своеобразным фетишем для тех, кто работает на рынке информационных технологий? И почему закон Мура стал настолько универсальным, что его без колебаний применяют при прогнозировании роста Интернета и пропускной способности каналов связи, для предсказания увеличения емкости жестких дисков и многого другого?
____ Происходит все это, прежде всего, потому, что закон Мура в на редкость простой, доступной пониманию каждого форме определяет фантастические, недоступные ни одной другой отрасли экономики, темпы развития полупроводниковой индустрии. На ее стремительном росте сегодня зиждется вся мировая экономика, которая уже просто немыслима без компьютеров всех сортов. Некоторые аналитики даже предсказывают, что «конец эпохи закона Мура» приведет к новой великой депрессии, до самых основ потрясшей американскую экономику в 30-е годы прошлого века. Так или иначе, обнаруживая действие закона Мура во все новых сферах высоких технологий, мы лишь подтверждаем наличие постоянного, очень быстрого прогресса технологий, а значит, и всей мировой экономики.
____ В 2003 году Гордон Мур подсчитал, что количество транзисторов, ежегодно поставляемых на рынок, достигло 10.000.000.000.000.000.000 (10^19). За время существования корпорации Intel (то есть с 1968 года) себестоимость производства транзисторов упала до такой степени, что теперь обходится примерно во столько же, сколько стоит напечатать любой типографский знак — например, запятую. В процессе разработки микропроцессоров, содержащих один миллиард транзисторов, Intel уменьшила величину транзисторов до такой степени, что теперь на булавочной головке могут разместиться 200 млн транзисторов. Современные транзисторы производства корпорации Intel открываются и закрываются со скоростью полтора триллиона раз в секунду. Чтобы включить и выключить электрический выключатель полтора триллиона раз, человеку потребовалось бы 25 тысяч лет. Что дальше?
____ За истекшие сорок лет скептики сотни раз предсказывали закону Мура скорую кончину, но ученые и инженеры Intel своими открытиями и неустанным трудом снова и снова подтверждали провидческий дар и безупречность выводов одного из отцов-основателей корпорации.
____ На форуме Intel для разработчиков (IDF) в 2002 году главный технический директор корпорации Intel Патрик Гелсингер сказал: «Наша задача состоит сегодня не только в том, чтобы продлить жизнь закону Мура, но и в том, чтобы максимально расширить сферу его действия, распространив его и на другие области». Первоначально закон Мура был простым выводом из наблюдений за первыми этапами развития индустрии микропроцессоров, этаким эмпирическим постулатом. Но уже через несколько лет он стал руководящим принципом развития для всей отрасли, а теперь иначе как законом его никто и не называет. «Честно говоря, я часто спрашивал себя, когда же закончится действие закона Мура, как долго мы еще сможем пользоваться его плодами? — говорит П. Гелсингер — В 1980 году, когда я пришел в Intel, мы ломали голову над тем, как достичь технологической нормы производства микропроцессоров в 1 микрон. В девяностые годы перед нами встала задача внедрить технологическую норму в одну десятую микрона, и опять она казалась нам недостижимой. А сегодня мы думаем о том, как преодолеть барьер в одну сотую микрона. Могу пообещать вам, что до моей пенсии, то есть в течение еще двадцати пяти лет, закон Мура будет действовать. Уверен, что еще не одно десятилетие он будет руководящим принципом развития отрасли».
____ «Закон Мура — основной лейтмотив нашей деятельности в области конвергенции вычислительных и коммуникационных возможностей», — заявил глава корпорации Intel Крейг Барретт, открывая форум Intel для разработчиков в 2002 году — «Приверженность корпорации Intel закону Мура позволяет нам создавать интегрированные платформы, которые предоставляют широкий диапазон возможностей для отдельных людей и организаций, использующих эти технологии. Для эффективной реализации всего потенциала новых возможностей все большее значение приобретают процесс внедрения инноваций и общеотраслевое сотрудничество».
____ Со своей стороны, в своем выступлении на IDF Паоло Джарджини, директор по технологической стратегии корпорации Intel, подтвердил, что закон Мура продолжает действовать и что в полном соответствии с ним корпорация Intel продолжает вводить новые технологические процессы каждые два года. Залогом успешной деятельности Intel на этом направлении служат ежегодные многомиллиардные вложения корпорации в научно-исследовательские разработки, постоянную модернизацию и расширение своих производственных мощностей.
____ Впрочем, деятельность Intel – лишь отражение общей тенденции развития мирового рынка микроэлектроники, вычислительной техники и информационных технологий вообще, лавинообразно разрастающегося в последние десятилетия. Именно поэтому появились многочисленные «клоны» и «следствия» закона Мура, отражающие похожие тенденции экспоненциального роста в смежных областях информационных технологий. Например, так называемый закон Меткалфа (одного из основателей Ethernet), утверждающий, что использование вычислительных сетей возрастает пропорционально квадрату количества пользователей. При этом рост Интернет-траффика удесятеряется за пять лет (то есть удваивается примерно за полтора года).
____ Есть несколько интересных «соседей» закона Мура, также относящихся к полупроводниковой промышленности и даже иногда называемых «вторым», «третьим» и так далее законами Мура, но на деле таковыми не являющимися. Например, что стоимость строительства современной микроэлектронной фабрики удваивается каждые три года, или то, что вычислительная и/или тепловая мощность микропроцессоров растёт примерно теми же темпами, что и число элементов на кристаллах. Одно время в Intel закон Мура «подогнали» даже для частоты микропроцессоров (так, с 2000 до 2004 года за счёт роста частоты производительность процессоров Intel утроилась), но потом от этой затеи благоразумно отказались. Да и сам Гордон Мур в недавнем интервью подтвердил, что его закон относится только к числу транзисторов на кристалле, хотя и отражает общие для многих процессов экспоненциальные закономерности развития.
____ Более близкими и интересными косвенными следствиями закона Мура являются следующие: например, от поколения к поколению технологических процессов производства микросхем происходит двукратное уменьшение площади характерных элементов (например, одного транзистора) на кристалле, при этом линейные размеры уменьшаются на 30%. А сама смена поколений техпроцессов (по крайней мере, у Intel, но конкуренты также близки к этому графику) с завидным постоянством (уже почти 20 лет) происходит раз в два года и будет происходить теми же темпами в ближайшем будущем. Причём если технологические нормы (то есть минимальная толщина «рисуемой» линии на кристалле) продолжают следовать этому «закону Мура», «уполовиниваясь» каждые 4 года, то реальные физические размеры некоторых важных элементов (например, эффективная длина затвора транзисторов) в последние годы уменьшается даже быстрее по причине перехода к нанотехнологиям и размерам элементов менее 100 нм.
Другим важным и фундаментальным следствием закона Мура, которое сформулировал сам Гордон Мур еще в той знаменитой статье 1965 года, является экспоненциальное уменьшение стоимости одного транзистора на кристаллах массовых микросхем. А особенно это стало заметно после перехода на 90-нм технологию и пластины диаметром 300 мм (см. следующий слайд). Фактически, этот переход привел к более чем 50-процентному снижению себестоимости одного транзистора за год!
____ В доказательство потенциала закона Мура для современной кремниевой технологии можно привести успешные работы Intel (и некоторых других ведущих мировых компаний) по разработке и внедрению более «тонких» технологических процессов производства микросхем, работы по которым идут полным ходом, и где уже видны некоторые успехи.
____ Тем не менее, уже сейчас необходимо искать новые подходы. Один из них – организация передачи сигнала на уровне элементарных частиц, путём спиновых волн. В лабораториях Intel уже сейчас разрабатываются идеи, которые будут воплощены в чипах только лет через десять. Одна чисто теоретическая идея заключается в многократном использовании электронов. В современных архитектурах электроны перемещаются от истока к стоку, а затем теряются. «При утилизации вы просто переносите электрон в другое место, — пишет Джарджини в одной из своих работ. — Можно производить множество операций, не теряя электронов».
____ Если предыдущее (вплоть до 22 нм) развитие отрасли кремниевой технологии производства микросхем можно назвать эволюционным, то ниже 22 нм потребуются принципиально новые, инновационные решения. Среди путей дальнейшего развития КМОП-технологии в соответствии с законом Мура рассматриваются как применение эквивалентного масштабирования размеров элементов вместо традиционного геометрического, так и поиск новых типов кремниевых приборов (например, трехзатворных и даже «круглых» транзисторов). А кроме того, важную роль могут сыграть решения по повышению степени интеграции элементов на кристаллах – те же многоядерные системы, трехмерные многослойные микросхемы и прочее.
____ Еще более кардинальными выглядят попытки создания принципиально новых наноструктур. Альтернативными кремнию материалами здесь могут послужить как структуры на основе соединений III и V групп таблицы Менделеева (например, InSb), обладающие уникально высокой подвижностью электронов, так и углеродные или кремниевые нанотрубки, способные выступать в качестве как проводников, так и полупроводников.
____ Транзисторы, изготовленные из таких материалов, имеют сопоставимые размеры – единицы нанометров (например, диаметр углеродных нанотрубок – 1-2 нм). Однако, по утверждению Паоло Джарджини: «Экзотические структуры, такие как углеродные нанотрубки, могут найти применение в КМОП технологии не столько для ускорения темпов миниатюризации, сколько для повышения производительности устройств или, возможно, упрощения их изготовления. Даже если для цифровой логики будет изобретено принципиально иное средство перемещения электронов, возможности его масштабирования для повышения плотности и производительности не зайдут много дальше пределов, достижимых технологией КМОП, главным образом, из-за ограничений, налагаемых требованием отвода тепла».
____ Вплоть до 2020 года Intel cможет создавать транзисторы по современной схеме работы – с электродами и затвором между ними. К тому времени, однако, размеры всех элементов транзистора достигнут атомарных размеров, и уменьшать их дальше будет просто невозможно.

____ Из интервью с Гордоном Муром:
____ «Вопрос: Как Вы открыли этот закон? Что бы было с индустрией, не будь той публикации?
____ Ответ: Ну, было бы забавно, если бы кто-нибудь из параллельной вселенной проделал такой эксперимент. Цель той статьи была такая – дать прогноз развития интегральных схем на ближайшие 10 лет, особенно в свете того, что поначалу они развивались как дорогие военные микросхемы, и было бы интересно, смогут ли они стать в ближайшее время недорогими потребительскими. Если бы я не опубликовал эту статью в 1965 году, тенденции всё равно стали бы очевидными лет через десять. Я не думаю, что эта статья внесла бы какую-то разницу. Просто я работал в такой должности, что имел возможность увидеть тогда эту тенденцию (Farchild Semiconductors тогда была самым крупным производителем микросхем). Поначалу этот закон имел малую силу, индустрия металась в поисках новых идей. Первый большой вклад внесли японские производители памяти в 70-х годах, когда технология выглядела ещё малопредсказуемой. Производя чипы от 1К до 4К и до 16К, они имели метод, посредством которого можно было увидеть, когда стоит остановиться и занять лидирующие позиции на рынке. Кстати, я перечитал эту статью год назад и был приятно удивлён, что, оказывается, предсказал использование компьютеров на дому. Я и забыл об этом, когда был на посту CEO и отклонил идею домашнего компьютинга вообще. Один из наших молодых инженеров тогда пришел ко мне с идеей компьютера для дома. Я сказал, что это занятно, но для чего он будет использоваться дома? Он смог придумать только, что домохозяйка сможет там держать рецепты и вычислять для них подходящие пропорции. И я решил, что это не слишком мощное приложение и что Intel пока нет смысла заниматься персональным компьютером.
____ Вопрос: Как вы оцениваете развитие компьютерной индустрии за истекшие 40 лет?
____ Ответ: В общем, компьютерная индустрия сделала «отличную работу» за все эти годы. Например, в моем офисе уже давно находилась кремниевая пластина с надписью «100% выход годных кристаллов» (и наверное, у Intel сейчас таких пластин немало), хотя в пору написания первой статьи в 1965 году это было нереально. С другой стороны, некоторые программные интерфейсы, например, от Microsoft, заслуживают критики. Впихивая всё больше возможностей и функций приложения, программисты могут на самом деле двигаться назад, а не вперед. Мне определённо хочется иметь более простой интерфейс, хотя я не знаю, на что он должен походить.
____ Вопрос: Как Вы относитесь к нанотехнологиям и их перспективам заменить кремниевые технологии? И сколько ещё будет действовать закон Мура?
____ Ответ: Здесь я скептик. В кремниевые технологии вложена уйма денег, которых пока нет у нанотехнологий. Я не хочу сказать, что нанотехнологии не имеют феноменального потенциала. Я думаю, что есть много мест, где они дадут большой вклад (сенсоры, биология, MEMS), но я не думаю, что замена электронных схем – одно из них. По крайней мере, не в течение ближайшего времени и не в отношении массовых микросхем. Есть большая разница между тем, чтобы сделать один тонкий транзистор или миллиард их вместе для реализации заданных функций. Впрочем, наши современные микросхемы производятся по технологиям, которые тоже можно назвать нанотехнологиями. Закон Мура продержится ещё лет 10-20, пока мы не подойдем вплотную к атомарному пределу.
____ Вопрос: Какой компьютер Вы используете сегодня и меняете ли Вы его каждые 18 месяцев?
____ Ответ: У меня компьютер на Centrino. На самом деле, цикл замены компьютеров в Intel – 2-3 года, и я до сих пор в этом участвую.
____ Вопрос: Что вы думаете по поводу искусственного интеллекта?
____ Ответ: Компьютеры в том виде, в котором они сегодня созданы, не могут приблизиться к тому, чтобы заменить человеческий разум, потому что они были с самого начала спроектированы для обращения с информацией по-другому. Ученым следует более ясно постичь, как работает разум, и только затем спроектировать компьютер на манер подражания ему. Думаю, что сейчас компьютеры развиваются по неправильному пути, пытаясь подменить человеческий рассудок. Тем не менее, они могут имитировать части человеческого рассудка, такие как способность распознавать язык и различать, когда человек говорит «two» или «too». Думаю, что когда компьютер станет хорошо распознавать речь, это кардинально изменить модели использования компьютеров в нашей жизни. Но этот уровень интеллекта станет доступен через 10, а то и больше лет.
____ Вопрос: Могли бы Вы сформулировать новый закон развития индустрии на следующие 40 лет?
____ Ответ: Нет, я уже несколько лет не нахожусь так близко к современной компьютерной индустрии, как был когда-то, поэтому не совсем в курсе самых последних достижений, чтобы делать подобные прогнозы. Думаю, что останусь почивать на лаврах своего прежнего закона».

http://www.t-generation.ru/029_law.html
Категория: Компьютеры | Добавил: beautylife (19.12.2011)
Просмотров: 1226 | Рейтинг: 0.0/0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]