¿Qué significa la Ley de Moore?
1. El número de circuitos integrados en un chip de circuito integrado se duplica cada 18 meses.
2. El rendimiento del microprocesador se duplica cada 18 meses y el precio se duplica.
3. El rendimiento de los ordenadores que puedes comprar por un dólar se cuadriplica cada 18 meses.
La primera afirmación es la más común, la segunda y tercera implican factores de precio, pero son esencialmente iguales. Aunque estas tres afirmaciones son diferentes, son exactamente iguales en un punto, es decir, el ciclo de "duplicación" es de 18 meses. En cuanto a "duplicar" (o cuadriplicar), es "chip de circuito integrado". No está claro si el "número de circuitos integrados" es el "rendimiento de toda la computadora" o "el rendimiento que se puede comprar con un dólar".
El origen de la Ley de Moore:
El "iniciador" de la Ley de Moore es Gordon Moore, uno de los fundadores del famoso fabricante de chips Intel, desde finales de los años 50 hasta el siglo XXI. Inicialmente, el rápido desarrollo de Intel en la industria de fabricación de semiconductores contribuyó a la formulación de la Ley de Moore.
Ya en 1959, Fairchild Semiconductor, un famoso fabricante estadounidense de semiconductores, introdujo por primera vez los transistores planos, seguidos por los 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 tecnología de "fotolitografía" siga mejorando, la densidad de los componentes también aumentará en consecuencia, por lo que tiene 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 de la Ley de Moore.
El 19 de abril de 1965, Moore, entonces director del laboratorio de I+D de Fairchild Semiconductor Corporation, fue invitado a escribir un número especial de "Observation" con motivo del 35º aniversario de la fundación de la revista "Electronics". titulado: "Vamos... Los circuitos integrados se llenan de más componentes". La revista pidió a Moore que predijera las tendencias de desarrollo de la industria de componentes semiconductores durante los próximos diez años. Predijo que en 1975 sería posible empaquetar densamente 65.000 componentes en un chip de silicio con un área de sólo un cuarto de pulgada cuadrada. Basa esta predicción en una relación lineal entre la complejidad del dispositivo (la densidad del circuito aumenta mientras el precio disminuye) y el tiempo, y lo expresa de esta manera: "Lo que es razonable con los precios más bajos de los componentes es aproximadamente el doble del precio por año", dijo Ichiban. Sin duda, esta tasa de crecimiento continuará en el corto plazo, si no se acelerará. En el largo plazo, la tasa de crecimiento debería fluctuar ligeramente, pero hay buenas razones para creer que este crecimiento, al menos, durante los próximos diez años. el tipo de cambio se mantendrá prácticamente sin cambios". Este fue el comienzo de lo que se conoció como la Ley de Moore.
Revisión de la Ley de Moore
En 1975, Moore publicó un artículo en la reunión anual IEEE de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, reexaminando y revisando la "densidad anual" basada en la densidad real. situación en ese momento. Según el propio Moore, en una entrevista con el editor de Scientific American en septiembre de 1997, cambió "doble cada año" por "doble cada dos años" y afirmó que nunca dijo "cada 18 años, doble cada mes".
Sin embargo, según algunos informes de los medios en línea, poco después de que se publicara el artículo de Moore, alguien revisó su predicción diciendo que "la densidad o capacidad de los circuitos integrados de semiconductores se duplicará cada 18 meses, o cada "cuádruple el crecimiento en tres". años", e incluso algunas personas enumeraron la siguiente fórmula matemática: (múltiplo de circuito de cada chip) = 2 (año-1975)/1,5. Esta declaración luego se convirtió en el "****" de muchas personas. Esta afirmación se convirtió más tarde en el "conocimiento sexual" de muchas personas y se ha transmitido hasta el día de hoy. Ya sea el "doble cada año" original o el "doble cada dos años" revisado, la propia voz de Moore se ahogó y todavía es poco conocida.
La historia le ha jugado una broma a la gente: ¡la ahora ampliamente difundida "Ley de Moore" no fue dicha originalmente por el propio Moore!
Verificación de la Ley de Moore
¿Es exacta la Ley de Moore? Veamos algunas cifras específicas: en 1975, un nuevo chip de memoria de dispositivo con frente de carga contenía casi 65.000 componentes, lo que era sorprendentemente consistente con las predicciones de Moore una década antes. Según las estadísticas publicadas por Intel Corporation, 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 propia predicción de Moore 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 2n veces. . (0≤n≤12), luego en el ciclo 13, es decir, después de 26 años, el número de componentes debería aumentar 212=4096 veces. Como predicción de una tendencia de desarrollo, esto está bastante cerca del aumento real. de 3200 veces. Si, como han dicho otros, el ciclo de duplicación es de 18 meses, entonces hay una enorme diferencia entre ambos. A la larga, la propia afirmación de Moore se acerca más a la realidad.
Algunas personas también han estudiado la eficacia de la Ley de Moore desde la perspectiva de los tres elementos principales de una computadora personal (PC): chip de microprocesador, memoria semiconductora y software del sistema. En lo que a microprocesadores se refiere, desde el 8086 y el 8088 en 1979, al 80286 en 1982, al 80386 en 1985, al 80486 en 1989, al Pentium en 1993, al Pentium Pro en 1996 y al Pentium II en 1997, los Las funciones se han vuelto cada vez más fuertes, los precios son cada vez más bajos y cada actualización es un resultado directo de la Ley de Moore. Al mismo tiempo, la capacidad de la memoria interna de las computadoras personales también 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, las primeras computadoras tenían un tamaño y funciones muy limitadas debido a las limitaciones de la capacidad de almacenamiento. A medida que la capacidad de la memoria aumenta exponencialmente de acuerdo con la Ley de Moore, el software del sistema ya no se limita a un pequeño espacio. Las líneas también aumentaron dramáticamente: el código fuente de Basic tenía sólo 4.000 líneas en 1975 y creció a alrededor de 500.000 líneas 20 años después. El software de procesamiento de textos de Microsoft, Word, contenía 27.000 líneas de código en su primera versión en 1982, y creció a aproximadamente 2 millones de líneas de código 20 años después. Al trazar la curva de la tasa de crecimiento, encontramos que el tamaño y la complejidad del software están creciendo más rápido incluso que la Ley de Moore. El crecimiento del software de sistemas, a su vez, aumentó la demanda de procesadores y chips de memoria, estimulando un desarrollo más rápido de los circuitos integrados.
Cabe señalar que la Ley de Moore no es una ley matemática o física, sino un análisis y predicción de las tendencias de desarrollo. Por lo tanto, debería haber cierto margen de mejora tanto en las expresiones escritas como en los cálculos cuantitativos. En este sentido, las predicciones de la Ley de Moore son bastante precisas y raras, razón por la cual ha sido reconocida por la industria y ha tenido un gran impacto.
Variaciones de la Ley de Moore
La Ley de Moore es tan conocida que muchas personas intentan imitar su expresión, dando como resultado muchas versiones de la Ley de Moore, como por ejemplo:
Segunda Ley de Moore: En los 30 años transcurridos desde que se propuso por primera vez la Ley de Moore, el rendimiento de los chips de circuitos integrados ha mejorado enormemente, pero por otro lado, Intel también ha comenzado a notar que la producción de chips se ha convertido en un vínculo muy importante; Los veteranos empiezan a notar que los costes de las plantas de producción de chips también aumentan 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 publicó un artículo en The Economist y escribió: "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, la "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 internautas en China, duplicándose aproximadamente cada seis. ¡meses! Los expertos predicen que esta tendencia continuará durante varios años.
El fin de la Ley de Moore
La Ley de Moore existe desde hace casi 40 años. A la gente no le sorprende el rápido desarrollo de la tecnología de fabricación de chips semiconductores. Actualmente, el chip del microprocesador Intel Pentium 4 tiene una frecuencia principal de hasta 2G (es decir, 12.000 M). En 2011, Intel lanzará un chip que contiene mil millones de transistores y es capaz de ejecutar 100 mil millones de instrucciones por segundo. Uno no puede evitar preguntarse: ¿Continuará este increíble ritmo de desarrollo? ¿Continuará indefinidamente este increíble ritmo de desarrollo?
Sin un razonamiento lógico complicado, podemos saber que el tamaño geométrico de los componentes de un chip no se puede reducir infinitamente, lo que significa que el número de componentes que se pueden integrar por unidad de área de un chip será de uno. día llega a su límite. La pregunta es qué tan grande es este límite y cuándo se alcanza. 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 seguirá siendo aplicable durante unos 10 años. Una de sus limitaciones es la tecnología y otra es la economía.
Desde una perspectiva técnica, a medida que aumenta la densidad del circuito en los chips de silicio, su complejidad y tasas de error también 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 sólo equivale al tamaño de unas pocas moléculas, las propiedades físicas y químicas de los materiales sufrirán cambios cualitativos en este caso, dando como resultado en dispositivos semiconductores que utilizan procesos actuales Al no poder funcionar, la Ley de Moore ha llegado a su fin.
Desde una perspectiva económica, como se mencionó anteriormente, según la Segunda Ley de Moore, actualmente cuesta entre 2 y 3 mil millones de dólares construir una fábrica de chips. Cuando la escala de la línea de producción se reduce a 0,1 micras. aumentará a 10 mil millones de dólares, superando el costo de la inversión en una planta de energía nuclear. No poder gastar este dinero, lo que obliga a cada vez más empresas a abandonar la industria de los chips. Parece que no será fácil que la Ley de Moore se mantenga vigente 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 de la creencia humana de que cuando la gente cree que se puede hacer algo y trabajará duro para lograrlo. Cuando Moore propuso por primera vez su idea, en realidad les dio a la gente la confianza en que la tendencia que predijo continuaría.