Qual è la legge di moore ea cosa serve?

La legge di Moore si riferisce a un'osservazione fatta dal co-fondatore di Intel Gordon Moore nel 1965, in cui scoprì che il numero di transistor per pollice quadrato nei circuiti integrati era raddoppiato anno dopo anno dalla sua invenzione.

La legge di Moore prevede che questa tendenza rimarrà intatta per gli anni a venire. Sebbene il tasso sia diminuito, il numero di transistor per pollice quadrato è raddoppiato circa ogni anno e mezzo. Questo è usato come l'attuale definizione della Legge di Moore.

Indice dei contenuti

La versione semplificata di questa legge afferma che la velocità del processore o la potenza di elaborazione complessiva per i computer raddoppierà ogni due anni. Un rapido controllo tra tecnici di diverse società di computer mostra che il termine non è molto popolare, ma la regola è ancora accettata.

Se esaminassimo la velocità del processore dal 1970 al 2018 e poi di nuovo nel 2019, potremmo pensare che la legge abbia raggiunto il limite o si stia avvicinando. Negli anni '70, la velocità del processore variava da 740 KHz a 8 MHz. Tuttavia, la legge è in realtà più accurata da applicare ai transistor che alla velocità.

La quantità di potenza di elaborazione che ora possiamo utilizzare sui dispositivi più piccoli è in qualche modo notevole rispetto a ciò che potrebbe essere raggiunto, diciamo, un decennio fa.

Guardando indietro, anche dopo circa cinque anni, un PC che era il migliore in quel momento sarebbe considerato obsoleto rispetto a un PC attuale.

Ciò è possibile semplicemente perché i produttori di chip sono in grado di aumentare significativamente il numero di transistor su un chip ogni anno, man mano che i progressi nella ricerca dei chip migliorano.

L'estensione della Legge di Moore è che i computer, i componenti alimentati da computer e la potenza di elaborazione diventano più piccoli e più veloci nel tempo, man mano che i transistor nei circuiti integrati diventano più efficienti.

I transistor sono semplici interruttori on-off elettronici integrati in microchip, processori e piccoli circuiti elettrici. Più velocemente elaborano i segnali elettrici, più efficiente diventa un computer.

Anche i costi di questi computer più potenti sono diminuiti nel tempo, in genere circa il 30 percento all'anno. Quando i progettisti hardware hanno aumentato le prestazioni dei computer con circuiti integrati migliori, i produttori sono stati in grado di creare macchine migliori in grado di automatizzare determinati processi. Questa automazione ha creato prodotti a basso prezzo per i consumatori, poiché l'hardware ha creato costi di manodopera più bassi.

La legge di Moore nella società di oggi

Cinquant'anni dopo la Legge di Moore, la società contemporanea vede decine di benefici esposti da questa legge. I dispositivi mobili, come smartphone e computer desktop, non funzionerebbero senza processori molto piccoli. Computer più piccoli e più veloci migliorano i trasporti, l'assistenza sanitaria, l'istruzione e la produzione di energia. Quasi ogni aspetto di una società ad alta tecnologia beneficia del concetto di Legge di Moore messo in pratica.

Oggi, tutti i processori di consumo sono realizzati in silicio, il secondo elemento più abbondante nella crosta terrestre, dopo l'ossigeno. Ma il silicio non è un conduttore perfetto e i limiti alla mobilità degli elettroni comportano un limite duro su quanto spesso si possono imballare i transistor al silicio.

Ma non solo il consumo di energia è un grosso problema, ma anche un effetto chiamato tunnel quantico può causare problemi a mantenere gli elettroni contenuti oltre una certa soglia di spessore.

I transistor al silicio attualmente raggiungono i 14 nanometri e mentre alcuni progetti di chip da 10 nanometri arriveranno presto sul mercato, si è concluso che per rispettare la legge di Moore per un lungo periodo di tempo, le aziende dovranno creare materiali più nuovi e migliori per costituire la base dei computer di prossima generazione.

La legge di Moore in futuro

Grazie alla nanotecnologia, alcuni transistor sono più piccoli di un virus. Queste strutture microscopiche contengono silicio e molecole di carbonio perfettamente allineati che aiutano a spostare l'elettricità lungo il circuito più velocemente.

Alla fine, la temperatura dei transistor rende impossibile creare circuiti più piccoli, perché il raffreddamento dei transistor richiede più energia di ciò che passa attraverso i transistor. Gli esperti mostrano che i computer dovrebbero raggiungere i limiti fisici della Legge di Moore nei prossimi anni. Quando ciò accade, gli scienziati informatici dovranno esaminare modi completamente nuovi di creare computer.

Le applicazioni e il software potrebbero migliorare la velocità e l'efficienza dei computer in futuro, piuttosto che i processi fisici. Anche la tecnologia cloud, la comunicazione wireless, l'Internet of Things e la fisica quantistica potrebbero svolgere un ruolo importante nell'innovazione della tecnologia dell'informazione.

I progressi verso il raddoppio del numero di circuiti sono rallentati e i circuiti integrati non possono essere molto più piccoli poiché i transistor si avvicinano alle dimensioni di un atomo.

Ad un certo punto in futuro, i progressi nel software o nell'hardware potrebbero mantenere vivo il sogno della Legge di Moore. Tuttavia, l'industria dei computer sembra essere pronta a passare a un altro corso che avanzerà tra qualche anno.

Il progresso della Legge di Moore

Sebbene la Legge di Moore lo avesse detto ogni due anni, questo rapido aumento della produzione tecnologica ha abbreviato il periodo nelle menti dei tecnici e degli utenti.

Il limite esistente è che una volta che i transistor possono essere creati piccoli come particelle atomiche, non ci sarà più spazio per la crescita nel mercato delle CPU quando si tratta di velocità.

Moore notò che il numero totale di componenti in questi circuiti era quasi raddoppiato ogni anno, quindi estrapolò questa duplicazione annuale per il decennio successivo, stimando che i microcircuiti del 1975 conterrebbero uno sbalorditivo 65.000 componenti per chip.

Nel 1975, mentre il tasso di crescita iniziava a rallentare, Moore rivedeva i suoi due anni. La sua legge rivista era un po 'pessimista; Circa 50 anni dopo il 1961, il numero di transistor raddoppiò circa ogni 18 mesi. Successivamente, le riviste facevano regolarmente riferimento alla Legge di Moore come se fosse una legge tecnologica con la sicurezza delle leggi del movimento di Newton.

Ciò che ha reso possibile questa drammatica esplosione nella complessità dei circuiti è stata la riduzione delle dimensioni dei transistor nel corso di decenni.

Le caratteristiche dei transistor che misurano meno di un micron sono state raggiunte negli anni '80, quando i chip di memoria ad accesso casuale dinamico (DRAM) hanno iniziato a offrire capacità di archiviazione di megabyte.

All'alba del 21 ° secolo, queste caratteristiche si avvicinarono a 0, 1 micron di larghezza, consentendo la produzione di chip di memoria gigabyte e microprocessori operanti a frequenze gigahertz. La legge di Moore è continuata nella seconda decade del 21 ° secolo con l'introduzione dei transistor tridimensionali a decine di nanometri.

La fine prossima della Legge di Moore

Poiché la legge di Moore suggerisce una crescita esponenziale, è improbabile che continui indefinitamente. La maggior parte degli esperti si aspetta che la Legge di Moore duri altri due decenni. Alcuni studi hanno dimostrato che nel 2018 potrebbero essere raggiunti limiti fisici.

Secondo un recente rapporto dell'International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), che include giganti di chip come Intel e Samsung stessi, i transistor potrebbero raggiungere un punto in cui non potrebbero essere ulteriormente ridotti entro il 2021. Le aziende sostengono che, al fine di quindi, non sarà più economicamente fattibile ridurli, ponendo fine alla Legge di Moore.

Ciò significa che sebbene possano ridursi fisicamente, in teoria raggiungerebbero quello che l'ITR chiama il suo "minimo economico", il che significa che ciò renderebbe proibitivi i costi.

Questa non è la prima volta che la teoria di Moore è stata messa in discussione. L'anno scorso, l'amministratore delegato di Intel Brian Krzanich ha annunciato che il ridimensionamento da un transistor all'altro richiede da due a due anni e mezzo. Krzanich lo ha messo in dubbio durante una telefonata agli utili di Intel, affermando che i processi di produzione non sono progrediti allo stesso ritmo del passato.

Tuttavia, l'ITRS ritiene che ciò non significhi la fine del concetto alla base della legge, poiché i produttori trovano modi sempre più innovativi per introdurre più interruttori in un determinato spazio. Prendiamo ad esempio la tecnologia 3D NAND di Intel, che prevede l'accatastamento di 32 strati di memoria uno sopra l'altro per creare enormi capacità di archiviazione.

Parole e conclusioni finali

Fino ad ora, la legge di Moore si è dimostrata corretta, più e più volte, e di conseguenza si è da tempo affermato che è responsabile della maggior parte dei progressi nell'era digitale, dai PC ai supercomputer, a causa della sua Utilizzare nel settore dei semiconduttori per guidare la pianificazione a lungo termine e fissare obiettivi per la ricerca e lo sviluppo.

La legge di Moore è una legge di economia, non fisica. Indica che ogni nuovo chip avrà il doppio del numero di transistor e quindi calcolerà la capacità della generazione precedente per lo stesso costo di produzione.

Questa semplice regola empirica ha alimentato tutti i progressi della rivoluzione tecnologica per oltre mezzo secolo e continua a definire i limiti sempre più ampi della tecnologia di oggi, permettendoci di prendere concetti come l'intelligenza artificiale e i veicoli autonomi - e farli accadere.

Questa legge ha guadagnato notorietà perché alla gente piacciono le leggi che consentono loro di predire il futuro di una delle più grandi industrie del mondo, ma la base fisica di questo principio significa che è leggermente diversa e meno affidabile di molte persone crede.

Le limitazioni fisiche nel realizzare questi chip potrebbero facilmente riportare quel numero a cinque o più anni, invalidando efficacemente la Legge di Moore per sempre.

Fonte Immagini Wikimedia Commons