Nguyên lý công nghệ / quan sát thực nghiệm

Định luật Moore

Moore's Law

Định luật Moore được hiểu rõ nhất như một quan sát lịch sử mạnh mẽ trong ngành: mật độ chip liên tục cải thiện theo tốc độ lũy thừa, nhưng quy tắc này là một xu hướng và mục tiêu, không phải là một lời hứa từ tự nhiên.

Mức độ phổ biến

Mức độ hữu ích

Tên gọi khác

Định luật Moore / quan sát của Moore / sự thu nhỏ mật độ bóng bán dẫn

Lĩnh vực

Ngành công nghiệp bán dẫn, mạch tích hợp, phần cứng máy tính, điện tử, dự báo công nghệ

Định nghĩa

Định luật Moore là quan sát rằng số lượng bóng bán dẫn hoặc linh kiện trên một mạch tích hợp có xu hướng tăng gấp đôi theo một khoảng thời gian đều đặn trong khi chi phí cho mỗi linh kiện không tăng tỷ lệ tương ứng. Phiên bản hiện đại thường được sử dụng nói gần như “tăng gấp đôi mỗi hai năm,” nhưng dự đoán ban đầu của Moore vào năm 1965 sử dụng tốc độ tăng gấp đôi mỗi năm trong khoảng mười năm.

Ý tưởng cốt lõi

Phần cứng máy tính cải tiến nhanh chóng vì các kỹ sư tiếp tục tích hợp nhiều thành phần hơn vào mạch tích hợp với chi phí trên mỗi chức năng thấp hơn.
Nó không phải là một định luật vật lý của tự nhiên; đó là một xu hướng kinh nghiệm và mục tiêu của ngành.
Nguyên tắc cũ vẫn quan trọng: mật độ cao hơn, chi phí thấp hơn và hiệu suất cao hơn đã trở thành “thước đo” cho sự tiến bộ của chất bán dẫn.

Cách hoạt động

Moore nghiên cứu dữ liệu mạch tích hợp sớm và nhận thấy rằng mật độ linh kiện đang tăng nhanh.
Vào năm 1965, ông dự đoán rằng số lượng linh kiện trên mỗi chip có thể tiếp tục tăng gấp đôi hàng năm trong khoảng mười năm.
Vào năm 1975, ông đã điều chỉnh tỷ lệ dự báo trước khoảng hai năm một lần.
Ngành công nghiệp bán dẫn sau đó đã coi xu hướng này như một mục tiêu thiết kế và sản xuất, thúc đẩy các tiến bộ trong quang khắc, kích thước wafer, công nghệ quy trình, thiết kế mạch, đóng gói và vật liệu.

Ví dụ sử dụng

Một nhà lập kế hoạch sản phẩm có thể sử dụng Định luật Moore như một kỳ vọng sơ bộ rằng các chip trong tương lai sẽ cung cấp nhiều sức mạnh tính toán, dung lượng bộ nhớ hoặc hiệu quả năng lượng hơn với chi phí tương tự.
Ví dụ: một công ty phần mềm lập kế hoạch sản phẩm năm năm trước có thể mong đợi các thiết bị tiêu dùng thông thường xử lý khối lượng công việc mà ngày nay còn tốn kém hoặc không thực tế, trong khi vẫn kiểm tra lộ trình phần cứng thực tế thay vì mù quáng tin vào “luật”.

Ví dụ nổi tiếng

Ví dụ: Số lượng transistor trên vi xử lý tăng từ những chip nhỏ ban đầu vào những năm 1970 lên đến hàng tỷ transistor vào những năm 2010; Bảo tàng Lịch sử Máy tính ghi nhận rằng các vi xử lý lớn nhất đã tăng gấp đôi số lượng transistor khoảng mỗi hai năm từ 1971 đến 2010.
Tại sao nó phù hợp với quy tắc này: Nó cho thấy sự gia tăng lâu dài về mật độ mạch tích hợp mà Định luật Moore mô tả.
Tình trạng xác minh: Đã được xác minh là một xu hướng ngành công nghiệp lịch sử rộng; thời gian nhân đôi chính xác thay đổi theo loại chip, công ty, nút quy trình và phương pháp đo lường.

Các trường hợp / Tình huống mà nó áp dụng

Phân tích xu hướng bán dẫn dài hạn
Lập kế hoạch lộ trình phần cứng
Giải thích lý do tại sao máy tính trở nên nhỏ hơn, rẻ hơn và mạnh hơn
Hiểu sự tăng trưởng lịch sử trong khả năng xử lý, bộ nhớ và điện tử số
Thảo luận về lý do tại sao kỳ vọng phần mềm tăng cùng với khả năng phần cứng

Khi Không Nên Sử Dụng hoặc Sử Dụng Sai Thường Gặp

Đừng xem nó như một định luật vật lý chắc chắn.
Đừng cho rằng hiệu suất sẽ tăng gấp đôi mỗi hai năm; số lượng transistor, hiệu suất, chi phí và hiệu quả năng lượng có liên quan nhưng không giống nhau.
Đừng nhầm lẫn tuyên bố gốc năm 1965 với phiên bản hai năm sau đó.
Hãy cẩn thận với phiên bản “18 tháng”: nó thường được nhắc lại, nhưng không phải là công thức gốc của Moore vào năm 1965.
Không sử dụng nó như một dự đoán chính xác cho các chip hiện đại mà không kiểm tra các lộ trình bán dẫn hiện tại, giới hạn sản xuất và các phương pháp đóng gói.

Phát minh / Nguồn gốc của quy tắc

Được phát minh bởi: Gordon E. Moore
Năm phát minh: 1965 cho bài báo đã xuất bản; một bài báo nội bộ liên quan trước đó của Fairchild được viết vào năm 1964.
Quốc gia / bối cảnh xuất xứ: Hoa Kỳ; Fairchild Semiconductor và ngành công nghiệp mạch tích hợp sơ khai. Moore khi đó là Giám đốc nghiên cứu và phát triển của Fairchild Semiconductor.
Ghi chú về đặt tên: Thuật ngữ “Định luật Moore” sau này được gán cho Carver Mead, theo Bảo tàng Lịch sử Máy tính.

Bài học thực tiễn ngắn gọn

Định luật Moore được hiểu rõ nhất như một quan sát lịch sử mạnh mẽ trong ngành: mật độ chip liên tục cải thiện theo tốc độ lũy thừa, nhưng quy tắc này là một xu hướng và mục tiêu, không phải là một lời hứa từ tự nhiên.