Экономические законы развития информационных технологий

Закон Мура

Сущность закона Мура (Gordon Moore, Chairman Emeritus of Intel Corporation)

Закон Мура оставался верным последние 40 лет и, вероятно, останется неизменным еще в течение, по меньшей мере, 15 лет. Он гласит: "Вычислительная мощь микропроцессоров и плотность микросхем памяти удваивается примерно каждые 18 месяцев при неизменной цене".

Г. Мур заметил, что приблизительно каждые 1,5 года расстояния между элементами на одном кристалле сокращаются примерно на 30%. Следовательно, число элементов на таком кристалле удваивается. Увеличение числа элементов на одном кристалле сопровождается, как правило, ростом его производительности, которая определяется тактовой частотой. Выпуск новой модели микропроцессора происходит в среднем каждые 3–5 лет, а его производительность возрастает в 2–4 раза.

Стоимость нового микропроцессора на рынке постоянна и составляет от 500 до 800 долл. Следовательно, можно говорить не только о росте числа элементов на одном кристалле, но и об уменьшении цены на микропроцессоры одинаковой производительности.

История открытия закона

Журнал по электронике в 1965 г. попросил Г. Мура предсказать развитие полупроводниковой индустрии на следующие 10 лет. Мур проанализировал возможности существовавших в то время технологий и темпы усложнения полупроводниковых чипов. Далее он выполнил экстраполяцию на период 10 лет и получил сформулированную выше закономерность, предсказывающую появление очень сложных чипов с несколькими десятками тысяч транзисторов. Результаты данного анализа были представлены в соответствующей статье[1]. Рост числа транзисторов (архитектура микропроцессоров Intel) приведен в табл. 2.1.

Таблица 2.1 Рост числа транзисторов

Процессор

Год выпуска

Число транзисторов

Intel 4004

1971

2300

Intel 8008

1972

2500

Intel 8080

1974

4500

Intel 8086

1978

29 000

Intel 286

1982

134 000

Intel 386

1985

275 000

Intel 486

1989

1 200 000

Intel Pentium 1

1993

3 100 000

Intel Pentium II

1997

7 500 000

Intel Pentium III

1999

9 500 000

Intel Pentium IV

2000

42 000 000

Intel Itanium 1

2001

25 000 000

Intel Itanium II

2003

220 000 000

Intel Itanium II (c 9 MB кэша)

2004

592 000 000

Четырехядерный Intel Xeon

2007

800 000 000

Источник: intel.eom/index.htm#/ru_RU_05.

Корпорация "Intel" первой в 2008 г. выпустила микропроцессор с более чем 2 млрд транзисторов. Четырехъядерный чип Tukwila предназначен не для настольных компьютеров, а для высокопроизводительных серверов. Большая часть транзисторов в новом процессоре Intel используется для кэш-памяти. Чип создан по 65-нанометровой технологии. В настоящее время "Intel" переходит на 32-нанометровую технологию, которая позволяет умещать еще больше транзисторов на кремниевую подложку, а также потреблять меньше энергии.

Чип Tukwila работает на частотах до 2 ГГц, характерных для обычных компьютеров. Это в два с лишним раза меньше, чем у "самого быстрого в мире" процессора Power-б производства компании "IBM" (США), чья тактовая частота составляет 4,7 ГГц. Он двухъядерный и состоит только из 790 млн тразисторов.

Число транзисторов в процессорах Intel

Крейг Барретт в своем докладе на IDF Spring 2002 отметил, что в ближайшие 15 лет развитие полупроводниковых технологий позволит разработчикам процессоров реализовать следующие характеристики: 6 млрд транзисторов; тактовая частота процессоров достигнет 30 ГГц; 1 трлн инструкций в секунду; размер транзисторов 10 нм (0,01 мкм); станет возможным использование подложек 18". Уменьшение расстояния между элементами на одной микросхеме является следствием развития технологических процессов их производства (табл. 2.2).

Таблица 2.2 Эволюция технологических процессов

Процесс

Рх60

Р1262

Р1264

Р1266

Р1268

Внедрение, год

2001

2003

2005

2007

2008

Литография, нм

130

90

65

45

32

Длина затвора, нм

<70

<50

<35

< 19

< 12

Потребляемая мощность в процессорах Intel

Патрик Гелсингер: "В 1980-е гг. рубеж в 1 мкм был успешно преодолен. В 1990-е гг. граница была отодвинута уже до 0,1 мкм (100 нм). В 2002 г. "Intel" уже демонстрирует чипы, созданные по технологии 0,09 мкм (90 нм). А сегодня речь уже идет о преодолении барьера в 0,01 мкм (10 нм). Мы предсказываем, что следующие 10 лет в первую очередь мы будем ограничены таким параметром, как мощность. В 2010 г. мы планируем процессор с частотой 30 ГГц, с 10 млрд транзисторов, технология 20 нм или еще меньше. Все это принесет просто сногсшибательное быстродействие. Но следует вспомнить, что мы очень плавно двигались от 1 до 10 Вт, затем от 10 до 100 Вт. И мы на пути от 100 до 1000 Вт, а за 1000 идет 10 000.

Потребляемая мощность в процессорах Intel

Рис. 2.1. Потребляемая мощность в процессорах Intel

В этом заключается экспоненциальный рост, который великолепно работает как за, так и против"[2] (рис. 2.1).

Плотность энергии в процессорах Intel

Еще сложнее, когда такая мощь приходится на очень маленькую площадь, тогда речь идет о плотности мощности.

Проведем некоторые аналогии: если в конце 1980-х гг. это было просто горячая плита, а в середине грядущего десятилетия – ядерный реактор, в конце – уже сопло ракеты, а в перспективе – поверхность Солнца.

Рассмотрим следствия, вытекающие из закона Мура. К ним относят закон Рока и закон Макрона.

Закон Рока

Артур Рок (Arthur Rock), известный своей склонностью к участию в рискованных предприятиях, в 1968 г. помог основать корпорацию "Intel".

Закон Рока – это всего лишь маленькое дополнение к закону Мура: "Стоимость основных фондов, используемых в производстве полупроводников, удваивается каждые четыре года".

Закон Макрона

Билл Макрон (Bill Machrone) – редактор "Yahoo! Internet Life". В основе закона Макрона лежит закон Мура. Этот закон гласит: "Машина (PC), которая бы вас полностью устроила, никак не может стоить меньше 5000 долл.".

Другими словами, если вы хотите приобрести PC, включающий в себя все новинки (устройства) на данный момент времени, то вам необходимо будет заплатить не менее 5000 долл.

  • [1] Moore, G. Cramming more components onto integrated circuits / G. Moore // Electronics. –1965 (April 19). – Vol. 38. – № 8.
  • [2] Режим доступа: cinemamebel.ru/Zakon_Gordona_Mura/ Potrebljaemaja_moshhnost_v_processorakh_Intel/index.html.
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >