Moores lag

Vad är Moores lag?

Moores lag hänvisar till Gordon Moores uppfattning att antalet transistorer på ett mikrochip fördubblas vartannat år, även om kostnaden för datorer halveras. Moores lag säger att vi kan förvänta oss att hastigheten och kapaciteten hos våra datorer ökar vartannat år, och vi kommer att betala mindre för dem. En annan grundsats i Moores lag hävdar att denna tillväxt är exponentiell.

Förstå Moores lag

1965 postulerade Gordon E. Moore – medgrundare av Intel (INTC) – att antalet transistorer som kan packas i en given utrymmesenhet kommer att fördubblas ungefär vartannat år.

Gordon Moore kallade inte sin observation "Moores lag", och han satte sig inte heller för att skapa en "lag". Moore gjorde det uttalandet baserat på att han noterade nya trender inom chiptillverkning hos Intel. Så småningom blev Moores insikt en förutsägelse, som i sin tur blev den gyllene regeln känd som Moores lag.

Under decennierna som följde efter Gordon Moores ursprungliga observation vägledde Moores lag halvledarindustrin i långsiktig planering och sättning av mål för forskning och utveckling (FoU). Moores lag har varit en drivkraft för teknisk och social förändring, produktivitet och ekonomisk tillväxt som är kännetecken för det sena tjugonde och tidiga tjugoförsta århundradet.

Moores lag innebär att datorer, maskiner som körs på datorer och datorkraft alla blir mindre, snabbare och billigare med tiden, eftersom transistorer på integrerade kretsar blir effektivare.

Nästan 60 år gammal; Fortfarande stark

Mer än 50 år senare känner vi den bestående effekten och fördelarna med Moores lag på många sätt.

Datorer

När transistorer i integrerade kretsar blir effektivare blir datorer mindre och snabbare. Chips och transistorer är mikroskopiska strukturer som innehåller kol- och kiselmolekyler, som är perfekt anpassade för att flytta elektricitet längs kretsen snabbare. Ju snabbare ett mikrochip bearbetar elektriska signaler, desto effektivare blir en dator. Kostnaden för mer kraftfulla datorer har sjunkit årligen, delvis på grund av lägre arbetskostnader och lägre halvledarpriser.

Elektronik

Praktiskt taget alla aspekter av ett högteknologiskt samhälle drar nytta av Moores lag i praktiken. Mobila enheter, som smartphones och surfplattor skulle inte fungera utan små processorer; inte heller videospel, kalkylblad, exakta väderprognoser och globala positioneringssystem (GPS).

Förmån för alla sektorer

Dessutom förbättrar mindre och snabbare datorer transporter, hälsovård, utbildning och energiproduktion – för att bara nämna några av de industrier som har utvecklats på grund av den ökade kraften hos datorchips.

Moores lag är snart slut

Experter är överens om att datorer bör nå de fysiska gränserna för Moores lag någon gång på 2020-talet. Transistorernas höga temperaturer skulle så småningom göra det omöjligt att skapa mindre kretsar. Detta beror på att nedkylning av transistorerna tar mer energi än den mängd energi som redan passerar genom transistorerna. I en intervju 2005 erkände Moore själv att "... det faktum att material är gjorda av atomer är den grundläggande begränsningen och det är inte så långt borta... Vi driver upp mot några ganska grundläggande gränser så en av dessa dagar vi kommer att behöva sluta göra saker mindre."

Skapar du det omöjliga?

Det faktum att Moores lag kan närma sig sin naturliga död är kanske mest smärtsamt närvarande hos chiptillverkarna själva; eftersom dessa företag är besvärade med uppgiften att bygga allt kraftfullare marker mot verkligheten av fysiska odds. Till och med Intel konkurrerar med sig själv och sin industri för att skapa det som i slutändan kanske inte är möjligt.

2012 kunde Intel med sin 22 nanometer (nm) processor skryta med att ha världens minsta och mest avancerade transistorer i en massproducerad produkt. 2014 lanserade Intel ett ännu mindre, kraftfullare 14nm-chip; och idag kämpar företaget för att få ut sitt 10nm-chip på marknaden.

För perspektiv är en nanometer en miljarddels meter, mindre än våglängden för synligt ljus. Diametern på en atom sträcker sig från cirka 0,1 till 0,5 nanometer.

Särskilda överväganden

Visionen om en oändligt bemyndigad och sammankopplad framtid medför både utmaningar och fördelar. Krympande transistorer har drivit framsteg inom datoranvändning i mer än ett halvt sekel, men snart måste ingenjörer och forskare hitta andra sätt att göra datorer mer kapabla. Istället för fysiska processer kan applikationer och programvara bidra till att förbättra datorernas hastighet och effektivitet. Cloud computing, trådlös kommunikation, Internet of Things (IoT) och kvantfysik kan alla spela en roll i framtiden för datorteknisk innovation.

Trots den växande oron kring integritet och säkerhet kan fördelarna med allt smartare datorteknik hjälpa till att hålla oss friskare, säkrare och mer produktiva i det långa loppet.

Höjdpunkter

• Moores lag säger att antalet transistorer på ett mikrochip fördubblas ungefär vartannat år, även om kostnaden för datorer halveras.

– En annan grundsats i Moores lag säger att tillväxten av mikroprocessorer är exponentiell.

– 1965 gjorde Gordon E. Moore, medgrundaren av Intel, denna observation som blev känd som Moores lag.

Vanliga frågor

Hur har Moores lag påverkat datoranvändning?

Moores lag har haft en direkt inverkan på utvecklingen av datorkraft. Vad detta specifikt betyder är att transistorer i integrerade kretsar har blivit snabbare. Transistorer leder elektricitet, som innehåller kol- och kiselmolekyler som kan få elektriciteten att gå snabbare över kretsen. Ju snabbare den integrerade kretsen leder elektricitet, desto snabbare fungerar datorn.

Är Moores lag på väg att ta slut?

Enligt expertutlåtanden beräknas Moores lag upphöra någon gång på 2020-talet. Vad detta betyder är att datorer förväntas nå sina gränser eftersom transistorer inte kommer att kunna fungera inom mindre kretsar vid allt högre temperaturer. Detta beror på det faktum att kylning av transistorerna kommer att kräva mer energi än energin som passerar genom själva transistorn.

Vad är Moores lag?

1965 hävdade George Moore att ungefär vartannat år kommer antalet transistorer på mikrochips att fördubblas. Vanligtvis kallad Moores lag, tyder detta fenomen på att beräkningsframsteg kommer att bli betydligt snabbare, mindre och mer effektiva över tiden. Allmänt betraktad som en av 2000-talets kännetecknande teorier, har Moores lag betydande konsekvenser för framtiden för tekniska framsteg – tillsammans med dess möjliga begränsningar.