Zasada technologii / obserwacja empiryczna

Prawo Moore'a

Moore's Law

Prawo Moore’a najlepiej rozumieć jako historycznie silną obserwację przemysłową: gęstość układów scalonych wciąż poprawiała się w tempie wykładniczym, ale zasada ta jest trendem i celem, a nie obietnicą od natury.

Popularność

Przydatność

Nazwy alternatywne

Prawo Moore'a / obserwacja Moore'a / skalowanie gęstości tranzystorów

Dziedziny

Przemysł półprzewodnikowy, układy scalone, sprzęt komputerowy, elektronika, prognozowanie technologii

Definicja

Prawo Moore’a to obserwacja, że liczba tranzystorów lub elementów na układzie scalonym ma tendencję do podwajania się w regularnym okresie czasu, podczas gdy koszt na element nie rośnie proporcjonalnie. Powszechnie używana nowoczesna wersja mówi mniej więcej „podwajanie co dwa lata”, ale oryginalna prognoza Moore’a z 1965 roku zakładała tempo podwajania co rok przez około dziesięć lat.

Główna idea

Sprzęt komputerowy rozwija się szybko, ponieważ inżynierowie wciąż umieszczają więcej komponentów w układach scalonych przy niższym koszcie na funkcję.
To nie jest fizyczne prawo przyrody; jest to trend empiryczny i cel przemysłowy.
Stara zasada nadal ma znaczenie: lepsza gęstość, niższy koszt i wyższa wydajność stały się „miarką” postępu w dziedzinie półprzewodników.

Jak to działa

Moore badał wczesne dane dotyczące układów scalonych i zauważył, że gęstość komponentów szybko rośnie.
W 1965 roku przewidział, że liczba komponentów na chipie może się podwajać co roku przez około dziesięć lat.
W 1975 roku skorygował wskaźnik przyszłościowy na około co dwa lata.
Przemysł półprzewodników potraktował wtedy ten trend jako cel projektowy i produkcyjny, przyspieszając postępy w litografii, rozmiarze wafli, technologii procesowej, projektowaniu układów, pakowaniu i materiałach.

Przykład użycia

Planista produktu może używać Prawa Moore’a jako przybliżonego oczekiwania, że przyszłe chipy będą oferować większą moc obliczeniową, pojemność pamięci lub efektywność energetyczną za podobną cenę.
Przykład: firma zajmująca się oprogramowaniem planująca produkt na pięć lat do przodu może oczekiwać, że zwykłe urządzenia konsumenckie poradzą sobie z obciążeniami, które dziś są kosztowne lub niepraktyczne, jednocześnie sprawdzając prawdziwe plany rozwoju sprzętu zamiast ślepo wierzyć w „prawo”.

Znany przykład

Przykład: Liczba tranzystorów w mikroprocesorach wzrosła od małych wczesnych układów w latach 70. XX wieku do miliardów tranzystorów w latach 2010; Muzeum Historii Komputerów zauważa, że w największych mikroprocesorach liczba tranzystorów podwajała się mniej więcej co dwa lata od 1971 do 2010 roku.
Dlaczego pasuje do tej zasady: Pokazuje długoterminowy wzrost gęstości układów scalonych, który opisuje prawo Moore’a.
Status weryfikacji: Zweryfikowano jako szeroki historyczny trend w przemyśle; dokładne okresy podwajania różnią się w zależności od typu układu, firmy, węzła technologicznego i metody pomiaru.

Przypadki użycia / Sytuacje, w których ma zastosowanie

Analiza długoterminowych trendów w półprzewodnikach
Planowanie mapy drogowej sprzętu
Wyjaśnienie, dlaczego komputery stały się mniejsze, tańsze i bardziej wydajne
Zrozumienie historycznego wzrostu mocy przetwarzania, pamięci i elektroniki cyfrowej
Omówienie, dlaczego oczekiwania wobec oprogramowania rosły wraz z możliwościami sprzętu

Kiedy nie używać lub powszechne błędne użycie

Nie traktuj tego jako zagwarantowanego prawa fizyki.
Nie zakładaj, że wydajność podwaja się co dwa lata; liczba tranzystorów, wydajność, koszt i efektywność energetyczna są powiązane, ale nie identyczne.
Nie myl oryginalnego oświadczenia z 1965 roku z późniejszą dwuletnią wersją.
Uważaj na wersję „18 miesięcy”: jest często powtarzana, ale nie jest oryginalną formułą Moore’a z 1965 roku.
Nie używaj tego jako dokładnej prognozy dla nowoczesnych chipów bez sprawdzenia aktualnych map drogowych dla półprzewodników, ograniczeń produkcyjnych i podejść do pakowania.

Wynalezienie / Pochodzenie zasady

Wynalezione przez: Gordona E. Moore'a
Rok wynalazku: 1965 dla opublikowanego artykułu; wcześniejszy powiązany wewnętrzny dokument Fairchild został napisany w 1964 roku.
Kraj / kontekst pochodzenia: Stany Zjednoczone; Fairchild Semiconductor i wczesny przemysł układów scalonych. Moore był wówczas dyrektorem ds. badań i rozwoju w Fairchild Semiconductor.
Uwaga dotycząca nazewnictwa: Termin „Prawo Moore’a” został później przypisany Carverowi Meadowi, zgodnie z informacjami Computer History Museum.

Krótka praktyczna wskazówka

Prawo Moore’a najlepiej rozumieć jako historycznie silną obserwację przemysłową: gęstość układów scalonych wciąż poprawiała się w tempie wykładniczym, ale zasada ta jest trendem i celem, a nie obietnicą od natury.