قانون مور چیست؟

قانون مور بیان می‌کند که تعداد اجزای روی یک تراشه (چیپ) هر دو سال یک‌بار با هزینه‌ای ناچیز دو برابر می‌شود. این قانون اگرچه یک قانون علمی واقعی نیست، اما یک مشاهده و پیش‌بینی است که از سال 1965 تاکنون به‌طور پایدار صادق بوده است.

نکات کلیدی

• قانون مور بیان می‌کند که تعداد ترانزیستورها روی یک میکروشبکه تقریباً هر دو سال یک‌بار با افزایش هزینه‌ای ناچیز دو برابر می‌شود.
• در سال 1965، گوردون ای. مور، یکی از بنیان‌گذاران اینتل، مشاهده‌ای انجام داد که بعدها به‌عنوان قانون مور شناخته شد.
• یکی دیگر از اصول قانون مور این است که رشد میکروپردازنده‌ها به‌صورت نمایی است.

شناخت قانون مور

در سال 1965، گوردون ای. مور، یکی از بنیان‌گذاران اینتل (INTC)، مشاهده کرد که تعداد ترانزیستورها روی یک مدار مجتمع با حداقل هزینه بین سال‌های 1960 تا 1965 دو برابر شده است. او بر اساس این مشاهدات پیش‌بینی کرد که تعداد اجزای روی یک تراشه با حداقل هزینه تا سال 1975 به 65,000 خواهد رسید. در سال 1975، او این پیش‌بینی را اصلاح کرد و اظهار داشت که تعداد اجزای روی یک تراشه هر دو سال یک‌بار دو برابر خواهد شد.

گوردون مور این مشاهده خود را «قانون مور» نام‌گذاری نکرد و قصد ایجاد یک «قانون» را نداشت. او این اظهارات را بر اساس روندهای نوظهور در تولید تراشه در شرکت فیرچایلد سمی‌کانداکتور بیان کرد. در نهایت، این بینش او به یک ضرب‌المثل شناخته‌شده به نام «قانون مور» تبدیل شد. در مصاحبه‌ای در سال 1975، او ادعا کرد که دوستش، دکتر کارور مید از کالتک، مسئول نام‌گذاری این قانون بوده است.

در دهه‌های پس از مشاهده اولیه گوردون مور، قانون مور صنعت نیمه‌رسانا را در برنامه‌ریزی بلندمدت و تعیین اهداف برای تحقیق و توسعه (R&D) هدایت کرد. قانون مور نیروی محرکه تغییرات فناوری و اجتماعی، بهره‌وری و رشد اقتصادی بوده است که از ویژگی‌های بارز اواخر قرن بیستم و اوایل قرن بیست‌ویکم هستند.

مهم: قانون مور دلالت بر این دارد که رایانه‌ها، ماشین‌هایی که با رایانه کار می‌کنند و قدرت محاسباتی با گذشت زمان کوچک‌تر، سریع‌تر و ارزان‌تر می‌شوند، زیرا فرآیندها کارآمدتر شده و اجزا کوچک‌تر و سریع‌تر می‌شوند.

تقریباً 60 سال و همچنان قدرتمند

حدود 60 سال بعد، ما همچنان تأثیرات و مزایای پایدار قانون مور را در بسیاری از جنبه‌ها احساس می‌کنیم.

محاسبات

با کوچک‌تر شدن ترانزیستورها در مدارهای مجتمع، رایانه‌ها کوچک‌تر و سریع‌تر می‌شوند. امروزه ترانزیستورها ساختارهای میکروسکوپی هستند که روی ورقه‌های کوچک از مولکول‌های کربن و سیلیکون چاپ می‌شوند. تعداد ترانزیستورهایی که می‌توان در یک فضای کوچک چاپ کرد، رایانه‌ها را بسیار کارآمدتر و سریع‌تر می‌کند. هزینه رایانه‌های با قدرت بالاتر در بلندمدت به دلیل کاهش هزینه‌های نیروی کار و قیمت نیمه‌رساناها سالانه کاهش یافته است.

الکترونیک

تقریباً هر جنبه از یک جامعه پیشرفته فناوری از قانون مور بهره‌مند شده است. دستگاه‌های همراه مانند گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها بدون پردازنده‌های کوچک کار نمی‌کنند؛ همچنین بازی‌های ویدیویی، صفحات گسترده، پیش‌بینی‌های دقیق آب‌وهوا و سیستم‌های موقعیت‌یابی جهانی (GPS) نیز به همین ترتیب وابسته هستند.

بهره‌مندی همه بخش‌ها

علاوه بر این، رایانه‌های کوچک‌تر و سریع‌تر حمل‌ونقل، مراقبت‌های بهداشتی، آموزش و تولید انرژی را بهبود بخشیده‌اند، که تنها چند نمونه از صنایعی هستند که به دلیل افزایش قدرت تراشه‌های رایانه‌ای پیشرفت کرده‌اند.

پایان قریب‌الوقوع قانون مور

برخی معتقدند که محدودیت‌های فیزیکی قانون مور در دهه 2020 به پایان خواهد رسید. مسائل پیش روی تولیدکنندگان تراشه شامل افزایش هزینه‌ها برای ادامه تلاش برای رعایت استاندارد صنعتی ایجادشده توسط قانون مور و دشواری خنک‌سازی تعداد فزاینده‌ای از اجزا در یک فضای کوچک است. برای مثال، اگر اجزا را کوچک‌تر کنید، می‌توانید تعداد بیشتری را در یک تراشه یک اینچی قرار دهید. هرچه تعداد بیشتری در آن یک اینچ مربع قرار دهید، داغ‌تر می‌شود و خنک کردن آن دشوارتر است.

در مصاحبه‌ای در سال 2005، خود مور اذعان کرد که «... این واقعیت که مواد از اتم‌ها ساخته شده‌اند، محدودیت اساسی است و ما چندان از آن دور نیستیم... ما به محدودیت‌های اساسی نزدیک می‌شویم، بنابراین یک روز باید ساخت چیزهای کوچک‌تر را متوقف کنیم.»

خلق غیرممکن؟

این واقعیت که قانون مور ممکن است به پایان طبیعی خود نزدیک شود، شاید به‌طور دردناکی برای خود تولیدکنندگان تراشه مشهود باشد؛ زیرا این شرکت‌ها با وظیفه ساخت تراشه‌های قدرتمندتر در برابر واقعیت محدودیت‌های فیزیکی مواجه هستند. حتی اینتل با خودش و صنعت خود رقابت می‌کند تا چیزی را خلق کند که در نهایت ممکن است غیرممکن باشد.

در سال 2012، با پردازنده 22 نانومتری خود، اینتل توانست ادعا کند که کوچک‌ترین و پیشرفته‌ترین ترانزیستورهای جهان را در محصولی تولید انبوه دارد. در سال 2014، اینتل یک تراشه 14 نانومتری کوچک‌تر و قدرتمندتر عرضه کرد؛ این شرکت برای عرضه تراشه 7 نانومتری با مشکل مواجه شد، اما سرانجام در سال 2024، شروع به دریافت قطعاتی برای ماشینی به اندازه یک اتوبوس مدرسه کرد که می‌تواند فناوری‌ای را خلق کند که «قانون مور را به جلو می‌برد.»

این ماشین، طراحی‌شده توسط ASML، یک سیستم لیتوگرافی فرابنفش پیشرفته با NA بالا است که می‌تواند ترانزیستورهایی به کوچکی 2 نانومتر چاپ کند.

واقعیت سریع: برای درک بهتر، یک نانومتر یک میلیاردم متر است، کوچک‌تر از طول موج نور مرئی. قطر یک اتم بین حدود 0.1 تا 0.5 نانومتر است.

ملاحظات ویژه

چشم‌انداز آینده‌ای بی‌پایان قدرتمند و به‌هم‌پیوسته چالش‌ها و مزایایی را به همراه دارد. ترانزیستورهای کوچک‌تر بیش از نیم قرن پیشرفت‌های محاسباتی را تقویت کرده‌اند، اما مهندسان و دانشمندان به‌زودی باید راه‌های دیگری برای افزایش قابلیت رایانه‌ها پیدا کنند. به جای فرآیندهای فیزیکی، برنامه‌ها و نرم‌افزارها ممکن است به بهبود سرعت و کارایی رایانه‌ها کمک کنند. رایانش ابری، ارتباطات بی‌سیم، اینترنت اشیا (IoT) و فیزیک کوانتومی همگی ممکن است در آینده نوآوری فناوری رایانه‌ای نقش داشته باشند.

با وجود نگرانی‌های رو به رشد در مورد حریم خصوصی و امنیت، مزایای فناوری محاسباتی هوشمندتر می‌تواند در بلندمدت به ما کمک کند تا سالم‌تر، ایمن‌تر و بهره‌ورتر باشیم.

قانون مور چیست؟

در سال 1965، گوردون مور اظهار داشت که تقریباً هر دو سال یک‌بار، تعداد ترانزیستورها روی میکروشبکه‌ها دو برابر می‌شود. این پدیده که به‌عنوان قانون مور شناخته می‌شود، نشان می‌دهد که پیشرفت محاسباتی با گذشت زمان به‌طور قابل‌توجهی سریع‌تر، کوچک‌تر و کارآمدتر خواهد شد. این قانون که به‌عنوان یکی از نظریه‌های برجسته قرن بیست‌ویکم شناخته می‌شود، پیامدهای مهمی برای آینده پیشرفت فناوری و همچنین محدودیت‌های احتمالی آن دارد.

قانون مور چگونه بر محاسبات تأثیر گذاشته است؟

قانون مور با ایجاد هدفی برای تولیدکنندگان تراشه، مستقیماً بر پیشرفت قدرت محاسباتی تأثیر گذاشته است. در سال 1965، مور پیش‌بینی کرد که تا سال 1975، 65,000 ترانزیستور روی یک تراشه وجود خواهد داشت. در سال 2024، تولیدکنندگان تراشه می‌توانند 50 میلیارد ترانزیستور را روی تراشه‌ای به اندازه ناخن انگشت قرار دهند.

آیا قانون مور به پایان خود نزدیک است؟

بر اساس برخی نظرات، قانون مور در دهه 2020 به پایان خواهد رسید. اگر اجزا همچنان کوچک‌تر شوند، محدودیت‌های فیزیکی در این دهه به دلیل بعید بودن چاپ ترانزیستورهای کوچک‌تر از اتم‌ها به وجود خواهد آمد. بسته به عنصر، تنها 1.5 نانومتر فضا برای چاپ باقی مانده است.

نتیجه‌گیری

قانون مور به‌عنوان مشاهده‌ای توسط گوردون مور در سال 1965 آغاز شد که تعداد اجزای روی یک میکروشبکه ظاهراً هر سال دو برابر می‌شود. او پیش‌بینی کرد که تا سال 1975، ممکن است 65,000 جزء روی یک مدار مجتمع وجود داشته باشد. در سال 1975، او مشاهده خود را اصلاح کرد و پیش‌بینی کرد که تعداد اجزا هر دو سال یک‌بار دو برابر خواهد شد. این پیش‌بینی برای نزدیک به 50 سال نسبتاً دقیق باقی ماند و در سال 2024، مهندسان و دانشمندان همچنان تلاش می‌کنند تا با چاپ ترانزیستورهایی تقریباً به اندازه اتم‌ها، به این روند ادامه دهند.