W 1957 roku ośmiu naukowców założyło firmę Fairchild Semiconductor przy wsparciu Shermana Fairchilda, właściciela firmy produkującej sprzęt fotograficzny. Siedem lat później Moore, jeden z założycieli Fairchild, zaproponował słynne „prawo Moore’a”, które jest stosowane od pół wieku: liczba tranzystorów, które można zintegrować w układzie scalonym, podwaja się co 18 miesięcy. Innymi słowy, wydajność procesora podwaja się co dwa lata i utrzymuje się na tym poziomie przez kolejne dekady.

(Zdjęcie: Ośmiu założycieli Fairchild Company)

Następnie Moore opuścił firmę produkującą półprzewodniki „Whampoa Military Academy” Fairchild Company i wraz ze swoim towarzyszem Noyce'em założył firmę Intel.

Mówiąc o prawie Moore'a, nie jest ono prawem nauk przyrodniczych, ale w pewnym stopniu odzwierciedla tempo postępu w technologii informacyjnej. Jednak w ciągu ostatnich kilku dekad rozwoju półprzewodników prawo to okazało się bardzo dokładne.

Można zauważyć, że w pierwszej dekadzie XXI wieku przewidywania Prawa Moore'a były niemal trafne, do tego stopnia, że ​​50 lat później jego twórca, Gordon Moore, powiedział w wywiadzie: „To tylko śmiała spekulacja. Jednak później ta konkluzja nadal napędzała i dominowała w rozwoju przemysłu półprzewodnikowego, a ja czułem się spokojny”.

Kiedy coś nazywa się prawem, w rzeczywistości odnosi się to do naukowego podsumowania pewnego obiektywnego prawa, odzwierciedlającego nieuniknioną zależność między rzeczami podlegającymi określonemu procesowi zmian w określonych warunkach. Z drugiej strony, prawo to może zawieść lub okazać się niedokładne w innych warunkach. Żadna teoria nie jest w stanie opisać wszystkiego we wszechświecie i żadna teoria nie może być całkowicie poprawna.

Prawo Moore'a zostało zaktualizowane po jego zaproponowaniu. Na Międzynarodowej Konferencji Komponentów Elektronicznych IEEE w 1975 roku Moore przedstawił poprawkę: w ciągu następnych dziesięciu lat, w miarę jak maszyny używane do rozwoju technologii będą stawać się coraz droższe, „zasada rocznego podwajania” będzie się zmniejszać do podwajania co osiemnaście miesięcy.(Uwaga redaktora: Zmiana ta spowodowała, że ​​obecnie obowiązuje powszechnie przyjęte określenie 18 miesięcy, które pierwotnie obowiązywało w grudniu, czyli było aktualizowane raz w roku).

(Zdjęcie: Moore zaktualizował prawo, wprowadzając okres karencji wynoszący 18–24 miesięcy w 1975 r.)

W pierwszej dekadzie XXI wieku zaczęto kwestionować tę zasadę, począwszy od modelu „Tick-Tock” zaproponowanego przez firmę Intel w 2007 r.(Uwaga redaktora: Cykl rozwojowy firmy Intel. Zasada tykania (Tick-Tock) wywodzi się z zasady wahadła, która odnosi się do dźwięku „tykania” zegara co sekundę. Intel przeprowadza zmiany w architekturze procesorów co dwa lata. W latach tykania (Tick-Tock) zmienia proces produkcji procesorów, a w latach takowania (Tock) zmienia architekturę w procesie produkcyjnym.)Model „PAO” do 2016 r.(Uwaga redaktora: Cykl rozwoju zaproponowany przez firmę Intel. Obejmuje on trzyetapową strategię: technologia procesowa (PROCES) – aktualizacja architektury (ARCHITEKTURA) – optymalizacja (OPTYMALIZACJA), której pierwsza litera jest pisana jako „PAO”)Procesory Core nie podążały ściśle za ustalonym procesem modernizacji technologii, a wręcz stopniowo odchodziły od okresowego wykładniczego wzrostu liczby tranzystorów krzemowych, zdefiniowanego przez prawo Moore'a. W 2015 roku Intel przyznał, że jego proces produkcyjny 10 nm nie będzie mógł wejść do masowej produkcji do końca tego roku.

(Ilustracja: Skorygowane prawo Moore'a)

Sądząc po procesie technologicznym Core od 2016 roku, proces CPU rzeczywiście zwalnia. Tylko sufiks „+” pojawia się dwukrotnie, co sprawia, że ​​Intel jest żartobliwie nazywany przez branżę „wyciskającą pastą do zębów”. Co więc konkretnie hamuje proces produkcji procesorów?

Po pierwsze, Advanced Chemistry wskazuje, że wzrost wykładniczy ma swój kres. lg2=0.3, co oznacza, że ​​liczba tranzystorów będzie rosła stukrotnie co dziesięć lat. Procesor i9 9900K ma około 3.2 miliarda tranzystorów. Za kolejne siedemdziesiąt lat liczba ta przekroczy liczbę atomów w procesorze.

Atomy to najmniejsze cząsteczki, a tranzystory są drukowane chemicznie i nie mogą być większe od atomów. Nie da się drukować mniejszych cząsteczek niż atomy poprzez zmiany chemiczne, co jest głównym powodem ograniczającym wzrost tranzystorów krzemowych (Si).

Co więcej, biorąc pod uwagę czynniki ekonomiczne, coraz bardziej rygorystyczne procesy produkcyjne doprowadziły do ​​wzrostu kosztów badań i rozwoju, a opracowanie każdej generacji bardziej zaawansowanych procesów będzie kosztowało ogromne sumy pieniędzy. Podobnie jak w przypadku wcześniejszej wiadomości o wydaniu przez Intel 20 miliardów dolarów na budowę fabryki płytek półprzewodnikowych, koszty rzeczywiście były ogromne i przez jakiś czas temat ten gościł na pierwszych stronach gazet.

Prawo Moore'a nie jest już tylko teorią Intela, wpływa na rozwój technologii elektronicznej. Jednak w przeciwieństwie do producentów reprezentowanych przez prezesa Nvidii, Jensena Huanga, którzy uważają, że „prawo Moore'a umarło”, AMD i ASML nadal wierzą, że prawo Moore'a nadal obowiązuje. W tym roku Tony Yen, wiceprezes ds. rozwoju w ASML, wyraził uznanie dla prawa Moore'a w wywiadzie dla Reutersa. „Wiele osób twierdzi, że prawo Moore'a wygasło lub zwolniło, ale moim zdaniem tak nie jest i nie zwolniło. Z perspektywy ASML prawo Moore'a może obowiązywać przez kolejne 10 lat, a nawet dłużej. A zmniejszanie się powierzchni chipów może trwać co najmniej 10 lat w przyszłości”.

(Zdjęcie: NVIDIA Huang Renxun powiedział kiedyś na GTC, że „prawo Moore’a się skończyło”)

Jeśli przemysł chipów będzie się rozwijał zgodnie z prawem Moore'a, chińskie półprzewodniki nigdy nie dogonią poprzednich graczy. Stopniowe załamanie się prawa Moore'a dało Chinom szansę na lokalną produkcję półprzewodników.

W niektórych dziedzinach zastosowań chińskie firmy poczyniły znaczne postępy. Na przykład, HiSilicon Kirin firmy Huawei wszedł na pierwszy szczebel w branży układów scalonych do telefonów komórkowych. Na przykład, układ detektora podczerwieni firmy Amap przewyższył poziom technologiczny Europy i dorównuje firmom amerykańskim. Chiny stały się również jednym z pięciu krajów na świecie, które opanowały podstawową technologię wojskowych detektorów podczerwieni.

W dziedzinie technologii, 25 lutego grupa badawcza profesora Tang Chuanxianga z Wydziału Fizyki Inżynieryjnej Uniwersytetu Tsinghua oraz zespół niemiecki opublikowały w prestiżowym czasopiśmie Nature artykuł naukowy zatytułowany „Experimental Demonstration of Steady-state Microbunching Principle”, w którym opisano pierwszy eksperyment weryfikujący zasadę działania nowego typu źródła światła akceleratora cząstek – „Steady-state microbunching” (SSMB). Obecnie Uniwersytet Tsinghua aktywnie wspiera i promuje projekt utworzenia źródła światła SSMB EUV na poziomie krajowym. Grupa badawcza SSMB złożyła wniosek o projekt dotyczący „Urządzenia badawczego do badania źródła światła ekstremalnego ultrafioletu o działaniu mikroukładu w stanie stacjonarnym” do Narodowej Komisji Rozwoju i Reform i wpisała je na listę najważniejszych krajowych obiektów infrastruktury naukowo-technicznej w ramach „14. Planu Pięcioletniego”.(Źródło: Uniwersytet Tsinghua)

(Zdjęcie: oficjalna strona internetowa Uniwersytetu Tsinghua)

Chińskie półprzewodniki pozostają w tyle za Europą i Stanami Zjednoczonymi i teraz mogą tylko nadrobić zaległości. Jak zauważył „Post-Moore Intelligence”, wciąż muszą tworzyć rozwiązania „post-Moore”.

Zastrzeżenie: Niniejszy artykuł został przedrukowany z organizacji „Semiconductor Industry Zongheng”, która wspiera ochronę praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie oryginalnego źródła i autora przedruku. W przypadku naruszenia prosimy o kontakt w celu usunięcia przedruku.