Kres prawa Moore’a to koniec innowacji

Prawo Moore’a obowiązywało przez ponad 40 lat. Teraz zbliżyliśmy się do jego granicy i już niebawem najprawdopodobniej przestanie być nam potrzebne. Według słynnego fizyka teoretycznego – Michio Kaku – zostało nam maksymalnie 8 lat rozwoju klasycznej architektury procesorów. Później nastąpi era post-krzemowa, co oznacza koniec innowacji, o ile oczywiście nie sięgniemy po nowy materiał. Ale i Kaku mógł się mylić, a początek końca prawa Moore’a już się rozpoczął…

W 1965 r. Gordon Moore, współzałożyciel koncernu Intel, zauważył, że przy zachowaniu odpowiedniego czynnika ekonomicznego liczba tranzystorów w układach scalonych podwaja się z trendem wykładniczym, co 12 miesięcy. Tak sformułowaną zasadę dopiero po 10 latach od momentu powstania zaczęto nazywać prawem Moore’a. Liczba miesięcy była stale korygowana i obecnie przyjmuje się, że okres potrzebny do pierwotnego przyrostu liczby tranzystorów jest równy 24 miesiącom. Na zasadzie analogii, prawo Moore’a stosuje się również do wielu innych parametrów sprzętu komputerowego, m.in. pojemności dysków twardych czy wielkości pamięci operacyjnych.

Koniec

Coraz częściej pojawiają się opinie, że nowoczesne technologie oparte w głównej mierze na krzemie przestają nadążać za wytycznymi prawa Moore’a. Jednym z naukowców, który uparcie prognozuje koniec zasady obowiązującej od blisko 50 lat jest Michio Kaku. Jest on powszechnie uważany nie tylko za wybitnego fizyka teoretycznego i kosmologa, ale również ma ogromny wkład w rozwój futurologii i popularyzowanie nauki. Kaku to nie ktoś, obok którego opinii można przejść obojętnym.

Za 10 lat prawo Moore’a nie będzie już obowiązywało. Już teraz obserwujemy spowolnienie w przyroście liczby tranzystorów możliwych do umieszczenia na jednym kawałku układu scalonego. To prawa fizyki ograniczają wzrost mocy obliczeniowej komputerów opartych na krzemie.

– powiedział Kaku w 2012 r.

Dalszy rozwój technologii krzemowych uniemożliwiają przede wszystkim zjawiska kwantowe, które coraz częściej zaburzają działanie tradycyjnych układów, stopniowo jak zagłębiamy się w procesie miniaturyzacji. Coraz więcej specjalistów twierdzi, że era krzemu nieuchronnie zmierza ku końcowi.

Jeszcze odważniejszą tezę wysnuł John Gustafson, główny architekt AMD, zdaniem którego koniec krzemu już się rozpoczął. I nie chodzi tu tylko o ograniczenia techniczne, ale przede wszystkim ekonomiczne. Podstawowe założenie prawa Moore’a jest błędnie rozumiane – nie chodzi w nim o maksymalną możliwą do umieszczenia na układzie scalonym liczbę tranzystorów, a o taką ich ilość, która będzie opłacalna. Na ten problem natknęli inżynierowie AMD przy przechodzeniu z procesu technologicznego 28 nm na 20 nm. Zwiększenie gęstości tranzystorów na krzemowym chipie przestało mieć sens.

Jeżeli upakujesz za mało tranzystorów, chip będzie kosztował za dużo w przeliczeniu na tranzystor, ale jeżeli przesadzisz w drugą stronę, będzie tak samo. Czekając na przejście z technologii 28 nm na 20 nm okazało się, że zajęło to dłużej niż mogłoby wynikać z prawa Moore’a.

– powiedział Gustafson.

Na wypowiedź Gustafsona trzeba wziąć odpowiednią poprawkę – to opinia człowieka z AMD, firmy, która ciągle ogląda plecy Intela, niekwestionowanego lidera segmentu procesorów. Obecnie Intel ma już na rynku układy wykonane w technologii 22 nm – Haswell – a na kolejne lata są zapowiadane architektury Broadwell, Skylake i Skymont wytwarzane w procesach odpowiednio 14 i 10 nm.

Początek?

Trudno powiedzieć, co tak naprawdę architektury 14 i 10 nm miałyby przynieść. Coraz więcej ekspertów zaczyna wątpić, że dzięki nim zwiększy się moc obliczeniowa procesorów. Analitycy Linley Group zauważyli, że wzrost wydajności procesorów Intela odbywa się obecnie w ślimaczym tempie. Ostatnie generacje procesorów spowodowały wzrost wydajności desktopów o 10%, a laptopów o 16%. To marne wyniki.

• Zobacz również | Kupujemy procesor. Na co zwracać uwagę?

Ale to właśnie Intel ma zauważalny wkład w podtrzymanie prawa Moore’a. Jakiś czas temu koncern opracował technologię pozwalającą uzyskać nawet do 30% więcej mocy z tranzystora i tworząc Tri-Gate Transistor (3D). Tranzystory te pojawiły się już w układach Ivy Bridge, a ich rozwój jest kontynuowany w następnych generacjach procesorów. Ale to i tak na nic.

To właśnie koniec prawa Moore’a, a nie szybka ekspansja urządzeń mobilnych, doprowadzają do wymierania branży PC. Przeciętny użytkownik, który nie gra w wymagające gry komputerowe, nie jest w stanie zauważyć różnicy między sprzętem z układem Core i3 a Core i7. Przecież wzrostu wydajności odnotowywanego we wszelkich benchmarkach nie da się odczuć przy wysyłaniu e-maili, oglądaniu zdjęć czy pisaniu tekstu w Wordzie. A cytując klasyka – skoro nie widać różnicy, to po co przepłacać?

Czy oznacza to, że 20 mld $, które Intel zainwestował w rozwój nowych metod fotolitografii potrzebnych do produkcji procesorów w architekturze Broadwell, to pieniądze stracone? Osąd pozostawiam analitykom Intela, którzy prędzej czy później zweryfikują opłacalność podejmowanych działań, skoro komputery będzie się kupować co 10, a nie 2-3 lata.

Niezależnie od podejmowanej polemiki dotyczącej prawa Moore’a, przyszłość niewątpliwie należy do komputerów kwantowych. Na te najprawdopodobniej będzie trzeba jednak poczekać do drugiej połowy XXI wieku.

Zainteresował Cię artykuł? Zobacz też inne maniaKalne felietony.