La gente suele utilizar la "Ley de Moore" para describir el rápido progreso y desarrollo de la ciencia y la tecnología contemporáneas. Aquí la "Ley de Moore" se refiere a.
Ley de Moore
¿Qué es exactamente la "Ley de Moore"? En resumen, existen principalmente tres "versiones":
1. El número de circuitos integrados en un chip de circuito integrado se duplica cada 18 meses.
2. El rendimiento de los microprocesadores se duplica cada 18 meses, mientras que el precio se duplica.
3. El rendimiento informático que se puede comprar con un dólar se cuadriplica cada 18 meses.
Entre las afirmaciones anteriores, la primera es la más común. La segunda y tercera implican factores de precio y su esencia es la misma. Aunque las tres afirmaciones tienen sus propios méritos, coinciden en un punto, es decir, el ciclo de "duplicación" es de 18 meses. En cuanto a la "duplicación" (o cuadriplicación), se trata de "la información integrada en el circuito integrado". "Número de circuitos", "rendimiento de toda la computadora" o "rendimiento que se puede comprar con un dólar" es una cuestión de opinión.
El origen de la "Ley de Moore":
El "creador" de la "Ley de Moore" es Gordon Moore, uno de los fundadores del famoso fabricante de chips Intel. El rápido desarrollo de la industria de fabricación de semiconductores desde finales de la década de 1950 hasta principios de la década de 2000 condujo a la introducción de la "Ley de Moore".
Ya en 1959, Fairchild, un famoso fabricante estadounidense de semiconductores, lanzó por primera vez transistores planos, seguidos de circuitos integrados planos en 1961. Este proceso de fabricación plano utiliza la tecnología llamada "fotolitografía" para formar componentes de circuitos semiconductores, como diodos, transistores, resistencias y condensadores, en obleas de silicio muy planas. Mientras la precisión de la "fotolitografía" siga mejorando, la densidad de los componentes también aumentará en consecuencia, lo que tendrá un gran potencial de desarrollo. Por lo tanto, la tecnología plana se considera "la clave de toda la industria de los semiconductores" y es también la base técnica para el surgimiento de la Ley de Moore.
El 19 de abril de 1965, Moore, entonces director del Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Semiconductores Fairchild, fue invitado a escribir un informe de observación y revisión para el número especial del 35 aniversario de la revista "Electronics", titulado: " Dejemos que los circuitos integrados estén llenos de más componentes". La revista le pidió a Moore que predijera las tendencias de desarrollo de la industria de componentes semiconductores durante la próxima década. Según sus cálculos, en 1975 sería posible tener 65.000 componentes en un único chip de silicio con una superficie de sólo un cuarto de pulgada cuadrada. Hizo esta inferencia basándose en la relación lineal entre la complejidad del dispositivo (la densidad del circuito aumenta y el precio disminuye) y el tiempo. Sus palabras exactas son las siguientes: "La complejidad con el precio más bajo del componente aumenta aproximadamente una vez por año. Es cierto. "Esta tasa de crecimiento continuará, si no se acelerará, en el corto plazo, mientras que la tasa de crecimiento en el largo plazo debería ser ligeramente volátil, aunque hay buenas razones para que esta tasa de crecimiento se mantenga casi constante durante al menos la próxima década". Este fue el prototipo original de lo que se conoció como "Ley de Moore".
Modificación de la "Ley de Moore"
En 1975, Moore presentó un artículo en la reunión académica anual de la Unión Internacional de Telecomunicaciones IEEE, basado en la situación real en ese momento, "densidad cada año". "La tasa de crecimiento de "Hui Ichiban" ha sido reexaminada y revisada. Según el propio Moore en una entrevista con un editor (de Scientific American) en septiembre de 1997, cambió "doble cada año" por "doble cada dos años" y afirmó que nunca dijo "duplicar cada 18 meses".
Sin embargo, según algunos medios online, poco después de la publicación del artículo de Moore, alguien revisó su predicción a "La densidad o capacidad de los circuitos integrados semiconductores se duplicará cada 18 meses, o se duplicará cada 18 meses". Crecido 4 veces en tres años", alguien incluso enumeró la siguiente fórmula matemática: (tasa de crecimiento del circuito por chip) = 2 (año - 1975) / 1,5. Esta afirmación se convirtió más tarde en "conocimiento desconocido" de muchas personas y se ha transmitido hasta el día de hoy. La propia voz de Moore, ya fuera la original "una imagen cada año" o la posteriormente revisada "doble cada dos años", fue ahogada y pocas personas lo saben hoy.
La historia en realidad hizo una gran broma con la gente: ¡Resulta que la "Ley de Moore" de amplia circulación no es la propia declaración de Moore!
Verificación de la "Ley de Moore"
¿Es exacta la Ley de Moore? Veamos primero algunos datos específicos.
En 1975, un chip de memoria de dispositivo de carga frontal recién surgido contenía casi 65.000 componentes, lo que era sorprendentemente consistente con la predicción de Moore diez años antes. Según las estadísticas publicadas por Intel, el número de transistores en un solo chip aumentó de 2.300 en el procesador 4004 en 1971 a 7,5 millones en el procesador Pentium II en 1997, un aumento de 3.200 veces en 26 años. También podríamos realizar una simple verificación de esto: si seguimos la predicción de Wal-Mart de "duplicarse cada dos años", 26 años deberían incluir 13 ciclos de duplicación. Después de cada ciclo, el número de componentes integrados en el chip debería aumentar en 2n. veces (0≤n≤12), por lo que para el ciclo 13, es decir, después de 26 años, el número de componentes debería haber aumentado 212=4096 veces. Como predicción de una tendencia de desarrollo, esto está bastante cerca de la. tasa de crecimiento real de 3200 veces. Si tomamos el ciclo de duplicación de 18 meses mencionado por otros, los dos están muy lejos el uno del otro. Se puede ver que, a largo plazo, la propia afirmación de Moore se acerca más a la realidad.
Algunas personas también examinan la exactitud de la Ley de Moore a partir de los tres elementos principales de una computadora personal (PC): chip de microprocesador, memoria semiconductora y software del sistema. En términos de microprocesadores, desde 8086 y 8088 en 1979, hasta 80286 en 1982, 80386 en 1985, 80486 en 1989, Pentium en 1993, Pentium Pro en 1996 y Pentium II en 1997, las funciones son cada vez más poderosas. son cada vez más bajos, y cada actualización es un resultado directo de la Ley de Moore. Al mismo tiempo, la capacidad de memoria interna de las PC se ha expandido desde los primeros 480k a 8M y 16M, lo que es más consistente con la Ley de Moore. En términos de software del sistema, debido a la limitación de la capacidad de almacenamiento de las primeras computadoras, la escala y la función del software del sistema estaban muy restringidas. A medida que la capacidad de la memoria aumenta exponencialmente al ritmo de la Ley de Moore, el software del sistema ya no está limitado a un espacio pequeño. Contiene El número de líneas de código de programa también ha aumentado dramáticamente: el código fuente de Basic sólo tenía 4.000 líneas en 1975 y creció a aproximadamente 500.000 líneas 20 años después. El software de procesamiento de textos de Microsoft, Word, la primera versión en 1982 contenía 27.000 líneas de código, que aumentaron a aproximadamente 2 millones de líneas 20 años después. Alguien trazó su velocidad de desarrollo en una curva y descubrió que el tamaño y la complejidad del software crecen más rápido que la Ley de Moore. Los avances en el software de sistemas, a su vez, aumentaron la demanda de procesadores y chips de memoria, lo que impulsó un desarrollo más rápido de los circuitos integrados.
Lo que hay que señalar aquí es que la Ley de Moore no es una ley matemática o física, sino un análisis y predicción de las tendencias del desarrollo, por lo que tanto su expresión escrita como sus cálculos cuantitativos deben permitir ciertas desviaciones. Margen. En este sentido, la predicción de Moore es bastante precisa y valiosa, por lo que ha sido reconocida por personas de la industria y ha tenido una gran respuesta.
Variaciones de la “Ley de Moore”
La fama de la Ley de Moore ha provocado que muchas personas imiten su expresión, derivando y multiplicando así múltiples versiones de la “Ley de Moore” entre ellas se encuentran:
Segunda Ley de Moore: En los 30 años transcurridos desde que se propuso la Ley de Moore, el rendimiento de los chips de circuitos integrados ha mejorado enormemente, pero por otro lado, los ejecutivos de Intel comenzaron a prestar atención a los costos de los chips; plantas de fabricación También está mejorando en consecuencia. En 1995, el presidente de Intel, Robert Noyce, previó que la Ley de Moore estaría limitada por factores económicos. Ese mismo año, Moore escribió en la revista The Economist: "Lo que más me preocupa ahora es el aumento de los costes... Esta es otra curva exponencial". Su afirmación se conoce como la segunda ley de Moore.
Nueva Ley de Moore: En los últimos años, el término "Nueva Ley de Moore" ha aparecido en los medios profesionales de TI nacionales, que se refiere a la tasa creciente del número de servidores de Internet y el número de usuarios de Internet en mi país ¡Duplicado en medio año! Y los expertos predicen que esta tendencia continuará en los próximos años.
El fin de la "Ley de Moore"
Han pasado casi 40 años desde la aparición de la Ley de Moore. La gente se sorprende al ver que el nivel de la tecnología de fabricación de chips semiconductores mejora a una velocidad vertiginosa.
Actualmente, la frecuencia principal del chip del microprocesador Intel Pentium 4 ha alcanzado los 2G (es decir, 12.000 M). En 2011 se lanzará un chip que contendrá mil millones de transistores y será capaz de ejecutar 100 mil millones de instrucciones por segundo. La gente no puede evitar preguntarse: ¿Continuará indefinidamente esta increíble velocidad de desarrollo?
No es necesario un razonamiento lógico complicado para saber que el tamaño geométrico de los componentes del chip no se puede reducir indefinidamente. Esto significa que un día, el número de componentes que se podrán integrar por unidad de área. El chip se reducirá. La pregunta es simplemente cuál es ese límite y cuándo se alcanzará. Los expertos de la industria predicen que la tasa de crecimiento del rendimiento de los chips se desacelerará en los próximos años. En general, se cree que la Ley de Moore se puede aplicar durante unos 10 años más. Los factores restrictivos son, en primer lugar, la tecnología y, en segundo lugar, la economía.
Desde una perspectiva técnica, a medida que aumenta la densidad de los circuitos en las obleas de silicio, su complejidad y tasas de error aumentarán exponencialmente, haciendo que las pruebas exhaustivas y exhaustivas de los chips sean casi imposibles. Una vez que el ancho de las líneas del chip alcanza el orden de nanómetros (10-9 metros), lo que equivale al tamaño de unas pocas moléculas, las propiedades físicas y químicas del material sufrirán cambios cualitativos, provocando que los dispositivos semiconductores utilicen Los procesos actuales fracasan. Si las cosas funcionan normalmente, la Ley de Moore está a punto de llegar a su fin.
Desde un punto de vista económico, como se indica en la Segunda Ley de Moore anteriormente, actualmente cuesta entre 2 y 3 mil millones de dólares construir una fábrica de chips. Cuando el tamaño de la línea se reduzca a 0,1 micrones, se disparará. La inversión en una central nuclear es enorme. Al no poder permitirse el dinero, cada vez más empresas se ven obligadas a abandonar la industria de los chips. Parece que no será fácil para la Ley de Moore mantener su vida útil durante otros diez años.
Sin embargo, algunas personas ven el problema desde una perspectiva diferente. Dan Linqi, presidente y director ejecutivo de una empresa estadounidense llamada CyberCash, dijo: "La Ley de Moore es una ley sobre la creatividad humana, no una ley de la física". Las personas que tienen puntos de vista similares también creen que la Ley de Moore es en realidad una ley sobre las creencias humanas. Cuando las personas creen que se puede hacer algo, trabajarán duro para lograrlo. Cuando Moore presentó por primera vez su informe de observación, en realidad hizo creer a la gente que la tendencia de desarrollo que predijo continuaría.