Moore Yasası

Moore Yasası: İncelenen dönemde, transistör sayısı yaklaşık iki yılda bir ikiye katlanıyor.

Moore Yasası ( ingilizce Moore yasası ; "yasa" anlamı dahilinde Alman "hukuk") devletler bu karmaşıklığı entegre devrelerin düzenli asgari bileşen maliyeti çiftlerde ile; Kaynağa bağlı olarak 12, 18 veya 24 ay süre olarak verilir.

1965'te kanunu formüle eden Gordon Moore , karmaşıklığı bir entegre devre üzerindeki devre bileşenlerinin sayısı olarak anladı . Bazen, entegrasyon yoğunluğunun, yani birim alan başına transistör sayısının iki katına çıkarılmasından da bahsedilir . Bu teknik gelişme, " dijital devrim " in temel bir temelini oluşturur .

Tarih

Moore yasasının hesaplama makinelerinin tüm tarihi boyunca resimsel gösterimi

Gordon Moore, 19 Nisan 1965 tarihli Electronics dergisindeki bir makalede , entegre devrenin icadından sadece birkaç yıl sonra gözlemini yaptı . "Moore Yasası" adı 1970 civarında Carver Mead tarafından icat edildi . Moore başlangıçta yıllık ikiye katlanma öngördü, ancak 1975'te Foto-Optik Alet Mühendisleri Derneği'ne (SPIE) yaptığı bir konuşmada bu ifadeyi her iki yılda bir ikiye katlanacak şekilde düzeltti (ayrıca bkz . Ekonomi yasası ). Bunun tetikleyicisi, yarı iletken teknolojisinin hızlı gelişiminin ilk birkaç yılda yavaşlamasıydı. Elementlerin küçültülmesi ve gofretlerin büyütülmesine ek olarak, Moore'un " akıllılık " dediği şey , ilk yıllarda , bileşenleri akıllı bir şekilde çip üzerine entegre etme sanatı gibi bir rol oynadı. Bu zekanın sınırları 1970'lerde büyük ölçüde tükendi. Moore'un o zamanki Intel meslektaşı David House , bugün Moore yasasının en yaygın çeşidi olan ve aynı zamanda yarı iletken endüstrisinin birkaç yıl boyunca geliştirme planlarını dayandırdığı çerçeveyi oluşturan 18 aylık bir tahmini uygulamaya koydu . Gerçek anlamda, yeni bilgisayar çiplerinin performansı ortalama olarak her 20 ayda bir ikiye katlanıyor. Medyada hala her 18 ayda bir entegrasyon yoğunluğunun ikiye katlanmasından bahsediliyor .

Ancak bu değer, o sırada güncel olan bir teknoloji neslinin seri üretiminden elde edilen verileri ifade eder. Örneğin 2005 yılında, cipsler 130 ila 90 nm arasındaki yapılarla dünya pazarı için rekabetçi bir şekilde üretildi . 65 nm teknolojisi , seri üretime hazırlık halindeydi (teknolojiye bağlı olarak kapı uzunluğu yaklaşık 30 ila 50 nm) ve o sırada laboratuvar zaten daha küçük yapı boyutlarıyla uğraşıyordu. Kapı uzunluğu 10 nm olan ilk prototip transistörler halihazırda üretildi.

At Intel'in Geliştirici Forumu ( IDF 2007 sonbaharında), Moore yasasının sonunu tahmin: Muhtemelen temel sınırı önceki son 10 ila 15 yıl ulaşılır olacaktır. Ancak, yalnızca altı ay sonra, Intel'in dijital girişim bölümü başkanı Pat Gelsinger , Moore yasasının 2029'a kadar yürürlükte kalacağını tahmin etti. Ekim 2009'da, Intel Almanya'nın basın sözcüsü olarak görev yapan Martin Strobel, şirketin neden “Moore yasasına uzun süre uyulacağına” neden güvendiğini ayrıntılı olarak açıkladı.

Tüm bu teknik soruların yanı sıra, 1965'ten kalma orijinal makaleyi daha yakından okurken, Moore'un aslında gelişimin neden bu hızda ve bu biçimde ilerlemesi gerektiğine dair gerçek bir neden sunmadığı ortaya çıkıyor. O zamanlar, yarı iletken teknolojisinin gelişimi hala o kadar yeniydi ki, bir önceki kursun geleceğe yönelik (örneğin doğrusal) bir ekstrapolasyonu pek de ciddi olarak adlandırılamazdı. Bunun yerine Moore ayrıntılı olarak - ve bariz bir coşkuyla - iş, yönetim (ve ordu) alanında gelecekteki olası uygulamaların çok geniş bir senaryosunun ana hatlarını çiziyor; bu senaryo, o zamanlar - eğer varsa - aslında bir plan ya da kaba bir fikir olarak var olmuştu. Makalesinin hemen başında, "1975 yılına kadar ekonomik baskının tek bir yonga üzerinde 65.000 bileşenin sıkıştırılmasına yol açacağını" iddia ediyor ( ... 1975'e kadar ekonomi, tek bir silikon yonga üzerinde 65.000 parçaya kadar sıkıştırmayı dikte edebilir. ... ), ancak bu tür ekonomik baskının nereden, hangi biçimde veya kimler tarafından uygulanması gerektiği konusunda daha fazla bilgi sağlamaz. Geriye dönüp bakıldığında ve bilgi teknolojisi aslında birkaç on yıl içinde bu kadar hızlı geliştikten sonra, Gordon Moore'un o sırada bu tahmin için toplamak zorunda olduğu vizyoner gücü yeterince değerlendirmek pek mümkün değil.

yorumlama

Moore Yasası: Yapı boyutuna bağlı olarak maliyetlerin optimumları, zamanla daha düşük değerlere ve daha küçük yapı boyutlarına kayar. Bireysel eğriler, iki ila üç yıllık aralıklarla farklı teknoloji seviyelerini temsil eder Bu zaman periyotlarının her biri için, kişi kendini karşılık gelen eğrinin minimumuna yerleştirmeye çalışır. Prensip olarak, önemli ölçüde daha küçük yapı boyutuna sahip modeller üretilebilir, ancak daha sonra aşırı derecede yüksek maliyetlerle.

Moore yasası, doğanın bilimsel bir yasası değil , deneysel gözleme dayalı bir kuraldır . Aynı zamanda, çeşitli endüstri dalları daha iyi mikroçiplerin geliştirilmesinde rol oynadığı için , " kendi kendini gerçekleştiren bir kehanet " den söz edilebilir. Ekonomik olarak çalışabilmek için ortak kilometre taşları (örneğin, gelişmiş litografik yöntemlere sahip optik endüstrisi ) üzerinde anlaşmanız gerekir. Moore yasasının formülasyonu zaman içinde önemli ölçüde değişti. Moore hala bir entegre devredeki bileşenlerin sayısından söz ederken, bugün entegre bir devredeki transistörlerin sayısından, hatta bazen birim alandaki transistörlerin sayısından bahsediyoruz.

Moore, hem azalan hem de artan bileşen sayısı ile süreç nedeniyle bir devre bileşeninin maliyetinin arttığını buldu. Bileşenlerin sayısı düşükse, mevcut malzeme tam olarak kullanılmıyordu; daha fazla sayıda bileşen için, henüz ekonomik olarak uygun olmayan deneysel yöntemlerin kullanılması gerekiyordu. Bu nedenle, gözlemini yalnızca ilgili optimum maliyetle, yani üretim süreci ve devre bileşeni başına maliyetlerin en düşük olduğu devre başına bileşen sayısı ile ilişkilendirdi. Bu teorik olarak, Moore yasasını her yıl kontrol etmek için hangi üretim sürecinin ve hangi bilgisayar çipinin dikkate alınması gerektiğini açıkça belirtir.

Farklı formülasyonlar bazen Moore'un orijinal gözlemini tanınmayacak kadar bozar. 12, 18 veya 24 aylık ikiye katlanma süresinin değişken yorumu bile önemli farklılıklara neden olur. Bilgisayar çiplerinin boyutları büyük ölçüde değiştiğinden, çip başına veya birim alan başına transistör sayısına bakılması da aynı değildir. Optimum maliyeti bir kenara bırakmak, nihayetinde tamamen yabancılaşmaya yol açar. Maliyet optimizasyonu olmadan herhangi bir üretim süreci ve herhangi bir devre Moore yasasını doğrulamak için kullanılabilir; Ticari olarak temin edilebilen bir işlemci, son derece pahalı yüksek teknoloji veya henüz piyasada olmayan deneysel devreler olsun, bu gevşek tasarımla ilgisizdir. Dolaşımdaki farklı versiyonlar nedeniyle, Moore yasası nesnel bilgilendirici değerinin çoğunu kaybetti.

Gösterim

Moore yasasının zamanla ilgili karmaşıklığı üstel bir işlevi izler : ${\ displaystyle K}$ ${\ displaystyle t}$

{\ displaystyle K (t) = K_ {0} \ cdot e ^ {\ lambda \ cdot t}}

Artış oranı , ikiye katlama süresinin tersi olup sabit ile çarpılır : ${\ displaystyle \ lambda}$ ${\ displaystyle T_ {2}}$ ${\ displaystyle \ ln (2)}$

{\ displaystyle \ lambda = \ ln (2) \ cdot {\ frac {1} {T_ {2}}}}

Bu bağlantı, kısaltılmış biçimde de kullanılabilir

{\ displaystyle K (t) = K_ {0} \ cdot 2 ^ {\ frac {t} {T_ {2}}}}

temsil ediliyor.

İkiye katlama süresi için birkaç varsayım kullanılır. Genellikle bu durumda yılda 0.35 kullanılır . ${\ displaystyle T_ {2}}$ ${\ displaystyle T_ {2} = 2a}$ ${\ displaystyle \ lambda}$

İşlem gücü

Moore yasası çıkaramayacağı anlamına bilgi işlem gücü bilgisayar doğrusal olarak artar bilgisayar çip üzerindeki transistor sayısı ile . Modern işlemcilerde , sıkça ihtiyaç duyulan verilere erişimi hızlandırarak hesaplama gücüne yalnızca pasif olarak katkıda bulunan entegre bellek ( önbellek ) için gittikçe daha fazla transistör kullanılıyor . Örnek olarak, Pentium III serisinden iki işlemcinin karşılaştırması burada verilmiştir. Bir yanda saat frekansı 500 MHz ve harici L2 önbelleğe sahip "Katmai" , diğer yanda entegre L2 önbelleğe sahip 1 GHz versiyonunda "Coppermine" var. 1 GHz Coppermine'nin saat frekansı, 500 MHz Katmai'ye kıyasla iki katına çıktı ve transistör sayısı üç katına çıktı, ancak bu nispeten benzer işlemciler performansta 2,2 ila 2,3 kat artış gösteriyor.

işlemci	Transistörler	SPEC değerleri
işlemci	Transistörler	Tamsayı	Kayan nokta
Pentium III 500 MHz (harici L2 önbelleği)	9.5 milyon	20.6	14.7
Pentium III 1000 MHz (dahili L2 önbelleği)	28,5 milyon	46.8	32.2

Olarak çok çekirdekli işlemci , çok sayıda işlemci çekirdekleri bir araya getirilir daha fazla performans sağlayan paralel çalışması ve böylece bir çip üzerinde. Burada, transistör sayısının ikiye katlanması esas olarak işlemci çekirdeği sayısının iki katına çıkarılmasıyla elde edilir. Burada da bilgi işlem gücünün iki katına çıkması söz konusu değildir, çünkü işlemci çekirdekleri paralel çalıştırıldığında, ek koordinasyon çalışması gerekir ve bu da performansı düşürür ( ölçeklenebilirliğe bakın ). Ayrıca, işletim sistemindeki ve uygulamalardaki tüm program parçaları paralelleştirilemez, bu nedenle tüm çekirdeklerden aynı anda tam olarak yararlanmak zordur. Amdahl yasası , bu konuya giriş niteliğinde bir genel bakış sağlar .

Limitler

Kanunun kendisinin yanlış yorumlanmasına yönelik eleştirilere ek olarak, eğilimin uzun süre devam edeceğine dair henüz doğrulanmamış şüpheler vardı. Moore Yasası, 1990'larda kendi kendini gerçekleştiren bir kehanet olarak çalışmaya başladı , çünkü yüzlerce tedarikçinin geliştirme faaliyetlerini koordine etme planları buna dayanıyordu. Teknolojik engeller, artan sermaye harcamaları ile tam zamanında aşıldı, bkz. Teknoloji düğümleri . Entegre devrelerin geliştirilmesi ve üretilmesi için mali harcama, entegrasyon yoğunluğundan daha hızlı büyürse, yatırımlar yakında artık değersiz olabilir. Bu, kuantum mekanik tünel akımı nedeniyle 2 ila 3 nm olan fiziksel sınırlara yaklaşırken olasıdır . Şu anda (2016) Intel, 14 nm işlemci üretmektedir. Üretici, 2015 yılı sonuna kadar piyasaya 10 nm teknolojisini getirebileceğini varsaydı. Ancak teslimatları muhtemelen iki yıl gecikecek. 2016'da yayınlanan yol haritası artık Moore yasasını takip etmiyor.

Klasik yarı iletken teknolojisini değiştirmeye yönelik çok sayıda yaklaşım şu anda test edilmektedir. Temelde yeni teknolojiler için adaylar, grafen gibi nanomateryaller , üç boyutlu entegre devreler (ve böylece sadece alan başına değil, hacim başına transistör sayısını arttırmak), spintronikler ve diğer çok değerli mantık biçimlerinin yanı sıra düşük sıcaklıkta araştırma yapmaktır. ve süperiletken bilgisayarlar, optik ve Kuantum bilgisayar . Tüm bu teknolojilerle, geleneksel anlamda transistörlerin yoğunluğu artırılmadan hesaplama gücü veya depolama yoğunluğu artırılacak, böylece Moore yasası resmi olarak geçerliliğini yitirecek, ancak etkileri açısından zorunlu olarak değil.

Uygulama tarafında, entegrasyon yoğunluğu arttıkça, daha fazla entegrasyonla çözülemeyen darboğazlar başka yerlerde belirgin hale gelir. En yüksek bilgisayar gereksinimleri alanında (özellikle: çok çekirdekli bilgisayarlarda sayısal akış simülasyonu ), ancak 2003'ten beri Moore yasasının açık bir şekilde ihlal edildiği gözlemlendi, bkz. Speedup . Sonlu hacim ( hücre ) başına ve çözücünün yinelemesi başına gereken süre, o zamandan beri hiç azalmadı veya yalnızca marjinal olarak azaldı. Nedeni, Von Neumann darboğazıdır . Aslında, birçok entegre devre bu sınırda bile çalıştırılmaz ve bu durumda daha yüksek hesaplama gücü, kullanıcı yararı olarak hemen yansıtılmaz.

Daha fazla resepsiyon

Fab Vakfı'nın CEO'su Sherry "Let" Lassiter, 2016 yılında Moore lasssche Yasası ( Yasa Yasası Yasası ) ile ilgili olarak uygulamaya koydu ve ardından her yıl benzer şekilde üretilen FabLabs ve açık kaynak donanım Kriterlerinin sayısı iki katına çıkacak. Neil Gershenfeld bu fenomeni sanal ve dağıtıcı ürün yaratmada bir sonraki adım olarak görüyor .

Edebiyat

Scott Hamilton: Moore yasasını gelecek yüzyıla taşımak . İçinde: Bilgisayar . bant 32 , hayır. 1 , 1999, s. 43-48 , doi : 10.1109 / 2.738303 (İngilizce).
Moore Yasasının Teknik Etkisi . İçinde: MY Lanzerotti (Ed.): IEEE katı hal devreleri toplum bülteni . bant 20 , hayır. 3 , 2006 (İngilizce, ieee.org [PDF; 1.3 MB ]).
RR Schaller: Moore yasası: geçmiş, şimdi ve gelecek . İçinde: IEEE Spectrum . bant 34 , hayır. 6 , 1997, s. 52-59 , doi : 10.1109 / 6.591665 (İngilizce).
Christoph Drösser: Teknolojinin ne kadar hızlı hurda formülü . İçinde: Zaman . No. 16/2005. 14 Nisan 2005.

İnternet linkleri

Commons : Moore Yasası - resimler, videolar ve ses dosyaları koleksiyonu

Vikisözlük: Moore Yasası - anlamların açıklamaları , kelime kökenleri, eşanlamlılar, çeviriler

Silikon Motoru | 1965 - "Moore Yasası" Entegre Devrelerin Geleceğini Öngörüyor . İçinde: Bilgisayar Tarihi Müzesi . (İngilizce)
Ray Kurzweil: Getirileri Hızlandırma Yasası. İçinde: kurzweilai.net. 7 Mart 2001 (İngilizce, Kurzweil'in Moore yasasına dayalı olarak teknolojik gelişmenin hızlanacağını tahmin ettiği makale).; 5 Şubat 2018'de erişildi
Jürgen Kuri: 40 yıl önce: Elektronik, Moore yasasını yayınladı . In: Heise çevrimiçi . 19 Nisan 2005. (Yayının arka planı ve koşulları hakkında makale).
Ilkka Tuomi: Moores yasasının canları ve ölümleri . İçinde: İlk Pazartesi . Cilt 7, sayı 11.4 Kasım 2002. (hakemli, İngilizce).
Bernd Kling: Nvidia CEO: Moore Yasası sona erdi . İçinde: ZDNET . 10 Ocak 2019.

Bireysel kanıt

^ R. Hagelauer, A. Bode, H. Hellwagner, W. Proebster , D. Schwarzstein, J. Volkert, B. Plattner, P. Schulthess: Informatik-Handbuch . 2. Baskı. Pomberger, Münih 1999, ISBN 3-446-19601-3 , s. 298-299 .
↑ Robert Schanze: Moore Yasası : Moore Yasasının Tanımı ve Sonu - Basitçe Açıklandı. İçinde: GIGA . 25 Şubat 2016, erişim 15 Ekim 2019 .
↑ GE Moore: Tümleşik devrelere daha fazla bileşen sığdırmak . İçinde: Elektronik . bant 38 , hayır. 8 , 1965, s. 114-117 ( intel.com [PDF]).
↑ Michael Kanellos: Moore Yasası bir on yıl daha devam edecek . In: CNET News . 11 Şubat 2003.
^ R. Chau, B. Doyle, M. Doczy, S. Datta, S. Hareland, B. Jin, J. Kavalieros, M. Metz: Silikon nano-transistörler ve 10 nm fiziksel kapı uzunluğu bariyerini kırmak . In: Aygıt Araştırma Konferansı'nda, 2003 . 2003, s. 123-126 , doi : 10.1109 / DRC.2003.1226901 .
↑ Moore Yasasına uzun bir süre uyabileceğimizden eminiz. İçinde: MacGadget. 19 Ekim 2009. Erişim tarihi: 20 Haziran 2011 .
↑ Gordon Moore yasasını "kendi kendini gerçekleştiren bir kehanet" olarak tanımlar, bkz. Gordon Moore Moore Yasasına aloha diyor. In: Inquirer. 13 Nisan 2005, 4 Mart 2009'da erişildi .
^ ^A^b^c M. Mitchell Waldrop: Çipler Moore yasasına göre düştü . News Feature, Nature 530, Şubat 2016, doi: 10.1038 / 530144a .
↑ Stefan Betschon: Bilgisayar biliminin yeni bir başlangıca ihtiyacı var. İçinde: Neue Zürcher Zeitung . Uluslararası baskı. 2 Mart 2016, s.37.
↑ Moore Yasası, Bölüm 2: Daha Moore ve fazla Moore daha ( Memento web arşiv içinde 13 Kasım 2013'ten itibaren archive.today )
^ Rainald Löhner, Joseph D. Baum: Saha çözücüler için ulaşılabilen maksimum hızlar hakkında . In: International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow . 2014, s. 1537–1544, doi: 10.1108 / HFF-01-2013-0016 (İngilizce).
^ Roberto Saracco: Let 'Law kapıyı çalıyor. 9 Mart 2018, Erişim tarihi: 1 Şubat 2021 (Amerikan İngilizcesi).
↑ Alan Gershenfeld, Joel Cutcher-Gershenfeld: Gerçekliği tasarlamak: üçüncü dijital devrimde nasıl hayatta kalınır ve başarılı olunur . İlk baskı New York, ISBN 978-0-465-09347-2 .

[1] R. Hagelauer, A. Bode, H. Hellwagner, W. Proebster , D. Schwarzstein, J. Volkert, B. Plattner, P. Schulthess: Informatik-Handbuch . 2. Baskı. Pomberger, Münih 1999, ISBN 3-446-19601-3 , s. 298-299 .

[2] Robert Schanze: Moore Yasası : Moore Yasasının Tanımı ve Sonu - Basitçe Açıklandı. İçinde: GIGA . 25 Şubat 2016, erişim 15 Ekim 2019 .

[3] GE Moore: Tümleşik devrelere daha fazla bileşen sığdırmak . İçinde: Elektronik . bant 38 , hayır. 8 , 1965, s. 114-117 ( intel.com [PDF]).

[news.cnet.com-4] Michael Kanellos: Moore Yasası bir on yıl daha devam edecek . In: CNET News . 11 Şubat 2003.

[5] R. Chau, B. Doyle, M. Doczy, S. Datta, S. Hareland, B. Jin, J. Kavalieros, M. Metz: Silikon nano-transistörler ve 10 nm fiziksel kapı uzunluğu bariyerini kırmak . In: Aygıt Araştırma Konferansı'nda, 2003 . 2003, s. 123-126 , doi : 10.1109 / DRC.2003.1226901 .

[6] Moore Yasasına uzun bir süre uyabileceğimizden eminiz. İçinde: MacGadget. 19 Ekim 2009. Erişim tarihi: 20 Haziran 2011 .

[7] Gordon Moore yasasını "kendi kendini gerçekleştiren bir kehanet" olarak tanımlar, bkz. Gordon Moore Moore Yasasına aloha diyor. In: Inquirer. 13 Nisan 2005, 4 Mart 2009'da erişildi .

[Waldrop-8] A^b^c M. Mitchell Waldrop: Çipler Moore yasasına göre düştü . News Feature, Nature 530, Şubat 2016, doi: 10.1038 / 530144a .

[9] Stefan Betschon: Bilgisayar biliminin yeni bir başlangıca ihtiyacı var. İçinde: Neue Zürcher Zeitung . Uluslararası baskı. 2 Mart 2016, s.37.

[10] Moore Yasası, Bölüm 2: Daha Moore ve fazla Moore daha ( Memento web arşiv içinde 13 Kasım 2013'ten itibaren archive.today )

[11] Rainald Löhner, Joseph D. Baum: Saha çözücüler için ulaşılabilen maksimum hızlar hakkında . In: International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow . 2014, s. 1537–1544, doi: 10.1108 / HFF-01-2013-0016 (İngilizce).

[12] Roberto Saracco: Let 'Law kapıyı çalıyor. 9 Mart 2018, Erişim tarihi: 1 Şubat 2021 (Amerikan İngilizcesi).

[13] Alan Gershenfeld, Joel Cutcher-Gershenfeld: Gerçekliği tasarlamak: üçüncü dijital devrimde nasıl hayatta kalınır ve başarılı olunur . İlk baskı New York, ISBN 978-0-465-09347-2 .

Languages