Pol stoletja Moorovega zakona

Soustanovitelj Intela Gordon Moore je pred 50 leti pravilno napovedal, kako se bodo razvijala integrirana vezja.

Objavljeno
12. april 2015 19.43
Matjaž Ropret, Infoteh
Matjaž Ropret, Infoteh
V reviji Electronics je 19. aprila 1965, ob njeni 35. obletnici, izšel štiristranski članek z naslovom Kako strpati več sestavnih delov na integrirana vezja, ki ga je spisal Gordon Earle Moore, takratni direktor razvoja v podjetju Fairchild Semiconductor. Glavna teza v članku v osnovi drži še pol stoletja kasneje in je znana kot Moorov zakon.

Moore je izhajal iz tega, kar so počeli v Fairchildovih laboratorijih in drugod, kjer so razvijali čipe - tedaj povsem novo tehnologijo, in na podlagi tega napovedal, da se bo vsaj naslednjih deset let število tranzistorjev na integriranem vezju (čipu) podvojilo. To so kasneje mnogi začeli enačiti s podvojitvijo zmogljivosti oziroma hitrosti procesorja, kar bolj ali manj prav tako drži.

»Pogledal sem nekaj čipov, ki smo jih naredili, in ugotovil, da smo napredovali z enega tranzistorja do vezja z osmimi elementi (tranzistorji in upori). Blizu predstavitve je bil čip s 16 elementi, v laboratoriju pa smo snovali takega s tridesetimi in razmišljali o možnosti, da bi na čip strpali šestdeset tranzistorjev. Očitno je bilo, da od leta 1959, ko smo začeli z enim tranzistorjem, vsako leto podvojimo njihovo število na vezju. Tako sem napravil približno ekstrapolacijo in napovedal, da bomo ob konstantni podvojitvi vsako leto v desetletju prišli od 60 do 60 tisoč tranzistorjev na čipu,« je v nedavnem intervjuju pojasnil Moore.

V članku je še pomemben dodatek, saj je Moore govoril o tem, koliko sestavin je mogoče spraviti na čip za minimalen strošek v nekem obdobju. V času pisanja članka je bila meja pri 50 elementih na vezju, avtor pa je napovedal tako zviševanje tehnološke meje kot zniževanje stroška. Že takrat bi bilo verjetno tehnološko možno narediti še več, vendar bi bila cena previsoka.

Natančno skozi prvo desetletje

Deset let po objavi članka se je izkazalo, da so se Moorove napovedi precej natančno uresničile. Intelov prvi procesor 4004, predstavljen leta 1971, ki je bil sploh prvi mikroprocesor na svetu, je imel približno 2300 tranzistorjev in je tekel pri 740 KHz. Leto kasneje predstavljeni 8-bitni 8008 (pri 4004 so bili ukazi lahko dolgi štiri bite) jih je imel 3500. »Če v desetletju po izidu članka nismo dosegli desetih podvojitev, smo jih pa vsaj devet,« se danes spominja soustanovitelj Intela in njegov drugi predsednik uprave. Tako naj bi profesor na kalifornijskem tehnološkem inštitutu Carver Mead že takrat napoved izpred desetletja poimenoval Moorov zakon.

Leta 1975 je sicer Moore svoj »zakon« nekoliko spremenil, saj je podvojitev števila elementov na procesorju predvidel na vsaki dve leti. Kar v osnovi drži še zdaj. »Ko sem zapisal ti dve napovedi, nisem predvidel, kako dolgo bosta držali, kar je bilo verjetno dobro, sicer bi bil najbrž presenečen,« pojasnjuje Moore. In ob tem priznava, da sta prav zakon, poimenovan po njem, in njegova razvpitost bržkone pripomogla k takšnemu tehnološkemu napredku, da še vedno drži. Znanstveniki v Intelu in drugih podjetjih, ki se ukvarjajo z mikroprocesorji, so namreč zaradi tega imeli še toliko večjo motivacijo.

Ni pa Moore v tistem članku napovedal samo tehničnih podrobnosti čipovja, ampak tudi njegov učinek na človeštvo. »Integrirana vezja bodo omogočila čudeže, kot so domači računalniki, ali vsaj terminali, priključeni na strežnike, samodejno upravljanje avtomobilov in osebno prenosno komunikacijsko opremo. Elektronsko uro bi bilo že zdaj mogoče sestaviti, če bi imeli zaslon zanjo,« je napisal leta 1965. Poudaril je, da se največji potencial skriva v gradnji velikih sistemov, ki bodo popolnoma spremenili opremo za telekomunikacije. In obdelovali podatke, kar je ravno pol stoletja kasneje pod skovanko »big data« (velike podatkovne zbirke) še kako aktualno.

Predvidel ni le interneta

Moore je tudi samo začuden nad tem, kako točne, skoraj preroške so bile njegove tedanje besede. »Resda se zdaj pogovarjamo o milijardah tranzistorjev v procesorjih, ne o desetinah, stotinah ali tisočih, kar je nekoliko težko verjeti,« je priznal. Toda eksponentna rast v desetletjih prinese take številke. Če bi zdajšnji procesor za pametni mobilni telefon izdelali s tehnologijo iz leta '71, bi bila njegova površina nekaj kvadratnih metrov. V primerjavi s prvim, Intelovim 4004, današnji procesorji, izdelani v 14-nm tehnologiji, ponujajo 3500-krat večjo zmogljivost in 90.000-krat večjo energijsko učinkovitost.

Nekateri sicer menijo, da Moorov zakon v resnici ne drži več oziroma da ga proizvajalci procesorjev dosegajo le še s triki, kot so večjedrni procesorji. Vendar so te razprave, dokler osnovna podvojitev zmogljivosti vsaki dve leti drži, bolj akademske narave.

Najbolj od vsega, česar na začetku ni predvidel, pa je Gordona Moora presenetil internet. Predvsem njegov pomen. »Vedeli smo, da so računalniki uporabni. Vedeli smo tudi, da bodo postali bistveni naprednejši. Nisem pa si predstavljal, da bodo postali tako pomembno komunikacijsko orodje, pri čemer bo odločilno vlogo imel internet. Nobena druga iznajdba ni primerljiva z njim.« Tudi internet in dostopanje do njega v vsakem trenutku z vseh naprav pa so med drugim omogočili hitri, majhni in energijsko dovolj učinkoviti procesorji.