«Как разместить больше компонентов на интегральной схеме» — с таким ничем не привлекательным заголовком в апреле 1965 года в отраслевом журнале Electronics опубликовал статью молодой инженер Гордон Мур, будущий сооснователь корпорации Intel. Эмпирическое наблюдение, которое сделал инженер в четырехстраничной статье, на долгие годы определило развитие компьютерной техники, предсказало появление домашних компьютеров, мобильных телефонов.
Оно гласило: количество электронных компонентов, в первую очередь транзисторов, размещаемых на единице площади кристалла кремния при производстве интегральных схем, удваивается примерно раз в год.
В начале 1960-х годов Мур был директором по развитию компании Fairchild Semiconductor, которую он с коллегами организовал в 1957 году для производства электронных компонентов. Fairchild была одной из немногих фирм, занявшихся производством транзисторов — основных полупроводниковых приборов, которые сегодня используются повсеместно миллиардами в микрочипах для вычислений и хранения информации. В то время большинство электронных схем состояло из отдельных транзисторов, резисторов, конденсаторов и диодов, смонтированных на одной монтажной плате. Однако в 1959 году Джин Герни из Fairchild изобрел планарный транзистор — транзистор, выполненный на кремниевой подложке. Располагая несколько таких транзисторов на одном кристалле кремния и соединяя их между собой, инженеры смогли значительно сократить размеры микросхем и увеличить их производительность.
В 1961 году Fairchild создала чип с четырьмя транзисторами, в 1965-м — сразу с 64 компонентами.
В своей статье того же года Мур написал: «Будущее интегрированной электроники — это будущее электроники вообще». Это кажущееся очевидным утверждение в те годы казалось довольно спорным. Многие считали, что интегральные микросхемы всего лишь займут свою особую нишу, а замеченный Муром тренд экспоненциального роста производительности микросхем лишь случайное совпадение. Мур предрек, что к 1975 году будет произведен микрочип с 65 тыс. электронных компонентов. Он ошибся на фактор двойки: к этому году Intel, компания, создателем которой стал Мур, покинув Fairchild в 1968 году, выпустила ПЗС-матрицу с 32 тыс. компонентов. В том же году на конференции Института инженеров по электротехнике и электронике Мур модифицировал свой закон, предсказав удвоение плотности компонентов не за один, а за два года.
За прошедшие полвека стоимость одного транзистора упала с $30 до нанодолларов, а актуальность закона Мура позволила создать новые быстрые компьютеры, благодаря которым летают самолеты, был создан интернет и открыт бозон Хиггса.
В наше время мировое производство микрочипов стало отраслью промышленности, которая оперирует, по сути, астрономическими параметрами. В 2014 году в мире было произведено 250 миллиардов миллиардов (250 x 1018) транзисторов, то есть в каждую секунду производилось по 8 триллионов этих полупроводниковых элементов.
Это в 25 раз больше числа звезд в нашей Галактике и в 75 раз больше числа известных галактик во Вселенной.
Темпы роста плотности транзисторов на кристалле тоже поражают воображение. В одном только 2014 году было произведено больше транзисторов, чем за все время до 2011 года.
Спустя полвека Гордон Мур занимается благотворительностью, поддерживая охрану окружающей среды и научные исследования через свой фонд Gordon and Betty Moore Foundation. Вот что накануне юбилея своей статьи он рассказал в интервью журналу IEEE Spectrum: «…Интегральные схемы тогда существовали всего несколько лет. Первые потрясли рынок, имея до 30 компонентов на чипе. Я вспомнил, с чего начиналась технология, которую я считал фундаментальной, — производство планарного транзистора: я заметил, что число компонентов удваивается каждый год. И я лишь сделал грубую экстраполяцию, сказав, что плотность будет удваиваться каждый год следующие десять лет. Сейчас термин устоялся. Некоторое время назад я загуглил и выяснил, что закон Мура более популярен, чем закон Мерфи.
…Я никогда не предрекал, что закон Мура перестанет работать. Я говорил, что не могу предвидеть дальше чем на два поколения микрочипов, и мне всегда казалось, что мы приближаемся к некоей стене. Но эта стена все время отдаляется. Помню, как Стивен Хокинг ответил на вопрос, что может ограничить развитие интегральных микросхем. Сейчас это не его область, но он пришел к выводу, что это конечность скорости света и атомная структура материалов. И я думаю, он был прав. Сейчас мы очень близки к атомной природе материалов. Мы использовали все возможности для быстродействия, но скорость света ограничивает совершенство чипов. Я не знаю, как преодолеть эти фундаментальные ограничения».
Последние комментарии
Слишком оптимистично. На сегодняшний день «тормозом» развития совершенства чипов является сама технология производства оных. Будем надеяться на очередной виток спирали технологического развития. Но это уже будет в немного отдалённом будущем.