Cómo entender el impacto de la Ley de Moore en el comercio electrónico o las inversiones en sistemas de información

La Ley de Moore fue creada por Gordon Moore, uno de los fundadores de Intel.

Moore). El contenido es el siguiente: mientras el precio permanece sin cambios, el número de transistores que se pueden acomodar en un circuito integrado se duplica cada 18 meses, y el rendimiento también se duplica. En otras palabras, el rendimiento de la computadora que se puede comprar con cada dólar se duplicará cada 18 meses. Esta ley revela la velocidad del progreso de la tecnología de la información.

Aunque esta tendencia ha continuado durante más de medio siglo, la Ley de Moore aún debe considerarse como una observación o especulación más que como una ley física o natural. Se prevé que este patrón continuará al menos hasta 2015 o 2020 [1]. Sin embargo, el crecimiento de la actualización de la Hoja de Ruta Internacional de Tecnología de Semiconductores de 2010 se desaceleró a finales de 2013, y se espera que la densidad de transistores solo se duplique cada tres años en el período posterior. [1]

1 Descripción general de la ley de Moore

El 19 de abril de 1965, Electronics Magazine (Revista Electrónica

) publicó Moore (entonces Un artículo escrito por Un ingeniero de Mega Semiconductor predice que el número de transistores y resistencias integradas en un chip semiconductor se duplicará cada año.

En 1975, Moore publicó un artículo en la Conferencia Internacional IEEE sobre Componentes Electrónicos. Basado en la situación real en ese momento, se revisó la Ley de Moore, cambiando "doble cada año" por "doble cada dos años". ", y el dicho popular ahora es "duplicar cada 18 meses". Sin embargo, en septiembre de 1997, Moore afirmó en una entrevista que nunca dijo "el doble cada 18 meses" y que la hoja de ruta de SEMATECH seguía un ciclo de 24 meses.

En términos generales, si se producen circuitos integrados con las mismas especificaciones en obleas de la misma área, con el avance de la tecnología de proceso, la producción de circuitos integrados puede duplicarse cada año y medio, es decir, cada año La mitad del costo se puede reducir en un 50%, que se puede reducir en más del 30% por año en promedio. En lo que respecta a la Ley de Moore, la tecnología IC avanza cada año y medio.

La Ley de Moore es una regla general sencilla para evaluar el progreso de la tecnología de semiconductores. Su importancia radica en el hecho de que, a largo plazo, la tecnología de fabricación de circuitos integrados avanza en línea recta, lo que permite que los productos de circuitos integrados reduzcan costos, mejoren el rendimiento y aumenten las funciones de forma continua.

En 1998, el presidente de TSMC, Zhang Zhongmou, dijo que la Ley de Moore ha sido bastante efectiva en los últimos 30 años y debería seguir siendo aplicable en los próximos 10 a 15 años.

Sin embargo, un estudio reciente encontró que la era de la "Ley de Moore" terminará porque los requisitos de costos para la investigación y los laboratorios son tan altos que pocas empresas tienen los recursos financieros para invertir en la creación y mantenimiento de chips. fábricas. . Además, el proceso se acerca cada vez más a los límites físicos de los semiconductores y será difícil reducirlo aún más.

Debido a la singularidad del silicio de alta pureza, cuanto mayor es el nivel de integración, más baratos son los transistores, lo que crea los beneficios económicos de la Ley de Moore. A principios de la década de 1960, un transistor costaba alrededor de 65.438.000 dólares, pero a medida que los transistores se hicieron cada vez más pequeños, cuando fue posible colocar 65.438.000 transistores en un cabello, cada transistor El precio es sólo una milésima de centavo. Según estadísticas relevantes, basadas en el precio de 654,38 millones de multiplicaciones, la computadora IBM704 cuesta 85 centavos, la IBM709 se reduce a 654,3807 centavos y la computadora del sistema IBM360 desarrollada por IBM a un costo de 5 mil millones a mediados de la década de 1960 se ha convertido en 3,0 centavos. La definición de la Ley de Moore se puede resumir en las siguientes tres versiones:

El número de circuitos integrados en un chip de circuito integrado se duplica cada 18 meses.

El rendimiento del microprocesador se duplica o el precio baja a la mitad cada 18 meses.

El rendimiento de una computadora que se puede comprar con un dólar se duplica cada 18 meses.

Entre las afirmaciones anteriores, la primera es la más común. La segunda y la tercera implican factores de precio y son esencialmente iguales. Aunque las tres afirmaciones tienen sus propios méritos, una cosa es igual, es decir, el ciclo de "duplicación" es de 18 meses.

En cuanto al "número de circuitos" integrados en un chip de circuito integrado, ya sea "el rendimiento de toda la máquina" o "el rendimiento que se puede comprar con un dólar" es una cuestión de opinión. [2]

2 Discovery Background Editor

Ya en 1959, Fairchild, un famoso fabricante estadounidense de semiconductores, lanzó por primera vez transistores planos y luego circuitos integrados planos en 1961. Este proceso de fabricación plano utiliza la tecnología llamada "fotolitografía" para formar componentes de circuitos semiconductores, como diodos, transistores, resistencias y condensadores, en obleas de silicio pulidas.

Si la precisión de la "fotolitografía" continúa mejorando, la densidad de los componentes también aumentará en consecuencia, lo que tiene un gran potencial de desarrollo. Por lo tanto, la tecnología plana se considera "el eslabón industrial de todo el semiconductor" y es la base técnica de la Ley de Moore.

En 65438-0965, Moore, entonces director del laboratorio de I+D de Fairchild Semiconductor, fue invitado a escribir un informe de observación y revisión para el número especial del 35 aniversario de la revista Electronics, titulado "Filling Integrated Circuits with More" Componentes". Cuando Moore comenzó a trazar los datos, descubrió una tendencia sorprendente: cada nuevo chip contenía aproximadamente el doble de capacidad que su predecesor, y cada chip se produjo entre 18 y 24 meses después del anterior.

Si esta tendencia continúa, la potencia informática crecerá exponencialmente con el tiempo. Las observaciones de Moore, que más tarde se convirtieron en la Ley de Moore, describieron tendencias que continúan hasta el día de hoy y siguen siendo increíblemente precisas.

También se descubrió que esto se aplica no sólo a la descripción de los chips de memoria, sino también a la explicación precisa del desarrollo de la potencia del procesador y las capacidades de almacenamiento en las unidades de disco. Esta regla se ha convertido en la base para la previsión del desempeño en muchas industrias. En 26 años, el número de transistores en un chip aumentó más de 3.200 veces, de 2.300 en el primer 4004 lanzado en 1971 a 7,5 millones en el procesador Pentium II.

3 Descubre el editor de personajes

Gordon Moore (Gordon

Moore, 1929-): Uno de los fundadores de Intel.

El 3 de octubre nació Gordon Moore en Pescadino, San Francisco, California. Mi padre no fue mucho a la escuela. A la edad de 17 años, comenzó a mantener a su familia y formar una familia.

Gordon Moore

Xiaoguan, mi madre acaba de graduarse de la escuela secundaria. Después de graduarse de la escuela secundaria, ingresó a la famosa carrera de química en Berkeley, California, haciendo realidad su sueño de infancia.

En 1950, Moore obtuvo su licenciatura. Continuó sus estudios y se doctoró en química física en 1954.

En 1965 se propuso la Ley de Moore.

Otra forma de decir

Aunque la Ley de Moore lleva el nombre de Gordon Moore (Gordon

Moore), no fue Moore quien propuso por primera vez la Ley de Moore; Hidromiel de Caltech.

Mead fue el primero en notar la Ley de Moore, que sostenía que una mayor producción de productos como los transistores haría que sus precios cayeran. Meade señaló que si la potencia de procesamiento de una computadora a un precio determinado se duplicara cada dos años, el precio del equipo de procesamiento de computadora a ese precio se reduciría a la mitad durante el mismo período.

4 Editor de verificación legal

Verificación universal

En 1975, un nuevo chip de memoria de dispositivo frontal de carga tenía casi 65.000 componentes, lo que coincide con las predicciones de 1965. . Según las estadísticas publicadas por Intel, el número de transistores en un solo chip aumentó de 19765438 a 2300 en el procesador 4004.

En 2008, había 7,5 millones de procesadores Pentium II, un aumento de 3.200 veces en 26 años. Según la predicción de "duplicarse cada dos años", estos 26 años deberían incluir 13 ciclos de duplicación. Después de cada ciclo, el número de componentes integrados en el chip debería aumentar 2n veces (0≤n≤12), por lo que 13 ciclos. El número de componentes después de eso, en 26 años, se acerca bastante a la tasa de crecimiento real de 3.200 veces.

Verificación de elementos

Ley de Moore

Algunas personas también la examinan a partir de los tres elementos principales de una computadora personal (PC): chip de microprocesador, memoria semiconductora y software del sistema La validez de la Ley de Moore.

En cuanto a microprocesadores, de 8086 y 8088 en 1979 a 80286 en 1982, 80386 en 1985, 80486 en 1989, Pentium 65438 en 1993. Al mismo tiempo, la capacidad de memoria de las PC se ha ampliado desde los primeros 480k a 8M y 16M, lo que está más en línea con la Ley de Moore.

En términos de software del sistema, debido a las limitaciones en la capacidad de almacenamiento, la escala y la funcionalidad de las primeras computadoras eran muy limitadas. Con el crecimiento exponencial de la capacidad de memoria de acuerdo con la Ley de Moore, el software del sistema ya no se limita a un espacio pequeño, y el número de líneas de código de programa que contiene también ha aumentado dramáticamente: en 1975, el código fuente de Basic solo tenía 4.000 líneas, y se desarrolló a 50 líneas en 20 años. Alrededor de diez mil líneas. La primera versión de Microsoft Word, de 1982, contenía 27.000 líneas de código, que aumentaron a unos 2 millones de líneas 20 años después. Después de trazar la curva de su velocidad de desarrollo, se encontró que la tasa de crecimiento del tamaño y la complejidad del software incluso excedía la Ley de Moore. El desarrollo de software de sistemas aumentó a su vez la demanda de procesadores y chips de memoria, estimulando así un desarrollo más rápido de los circuitos integrados.

La Ley de Moore no es una ley de las matemáticas y la física, sino un análisis y predicción de las tendencias de desarrollo. Por tanto, ya sea expresado con palabras o calculado cuantitativamente, hay que dejar un cierto margen. En este sentido, la predicción de Moore es precisa y valiosa, por lo que será reconocida por la gente de la industria y generará gran repercusión.

5 Edición evolutiva mejorada

Revisión

En 1975, Moore publicó un artículo en la Conferencia Académica Anual IEEE de la Unión Internacional de Telecomunicaciones y lo reeditó. Sobre la base de la situación real en ese momento, se revisó y revisó la tasa de crecimiento de "densidad que se duplica por año". Según el propio Moore en una entrevista con el editor de Scientific American en septiembre de 1997, "el doble cada año" se cambió por "el doble cada dos años". De hecho, el último tiempo más exacto es el promedio de los dos: 18 meses.

Desarrollo

Segunda Ley de Moore: En los 30 años transcurridos desde que se propuso la Ley de Moore, el rendimiento de los chips de circuitos integrados ha mejorado enormemente, por otro lado, el alto rendimiento de Intel;

Personas de alto nivel han comenzado a notar que los costos de las fábricas de chips también están aumentando en consecuencia. Desde 65438 hasta 0995, el presidente de Intel, Robert Noyce, previó que la Ley de Moore estaría limitada por factores económicos. Ese mismo año, Moore escribió en The Economist: "Mi mayor preocupación ahora es el aumento de los costes... Esta es otra curva exponencial". Su afirmación se conoce como la segunda ley de Moore.

Nueva Ley de Moore: En los medios profesionales de TI chinos ha aparecido la expresión "Nueva Ley de Moore", que se refiere a la tasa de crecimiento del número de servidores y usuarios de Internet en China, que se duplicará cada seis meses. Los expertos predicen que esta tendencia continuará en los próximos años.

6 Introducción al significado

La Ley de Moore resume la velocidad del progreso de la tecnología de la información. En los más de 40 años transcurridos desde que se aplicó la Ley de Moore, las computadoras han pasado de ser gigantes misteriosos e inaccesibles a herramientas indispensables para la mayoría de las personas. La tecnología de la información ha pasado de los laboratorios a innumerables hogares comunes. Internet ha conectado al mundo entero y los multimedia. convertirse en una herramienta indispensable para la mayoría de las personas. Los equipos audiovisuales enriquecen la vida de todos.

Debido a la singularidad del silicio de alta pureza, cuanto mayor es el nivel de integración, más baratos son los transistores, lo que crea los beneficios económicos de la Ley de Moore. A principios de la década de 1960, un transistor costaba alrededor de 65.438.000 dólares, pero a medida que los transistores se hicieron cada vez más pequeños, hasta que fueron tan pequeños que se podían colocar 65.438.000 transistores en un cabello humano, cada uno de ellos El precio es sólo una milésima de centavo. Según estadísticas relevantes, según el precio multiplicado por 654,38 millones de veces, la computadora IBM704 es 654,38 0, la IBM709 se reduce a 20 centavos y la computadora del sistema IBM360 en el que IBM gastó 5 mil millones para desarrollar a mediados de la década de 1960 se ha convertido en 3,5 centavos.

La Ley de Moore es de gran importancia para el mundo.

Al mirar hacia atrás, a más de 40 años de progreso en la industria de chips semiconductores y mirar hacia su futuro, los expertos en tecnología de la información creen que la Ley de Moore aún puede aplicarse en el futuro. Pero a medida que los circuitos de transistores se acercan a sus límites de rendimiento, esta ley eventualmente llegará a su fin. Durante más de 40 años, la tendencia a la integración de chips semiconductores, tal como predijo Moore, ha promovido el desarrollo de toda la industria de la tecnología de la información y ha traído cambios en la vida de miles de hogares.

7 perspectivas de desarrollo

La Ley de Moore se ha publicado durante más de 40 años y la gente no se sorprende al ver que el nivel de la tecnología de fabricación de chips semiconductores ha mejorado a un ritmo vertiginoso. El chip del microprocesador Pentium4 de Intel tiene una frecuencia principal de 2 GHz. En 2011 se lanzó un chip con 100 millones de transistores y 100 millones de instrucciones por segundo. Si esta velocidad de desarrollo continuará indefinidamente es una cuestión en la que la gente está pensando.

Desde una perspectiva técnica, a medida que aumenta la densidad de los circuitos en las obleas de silicio, su complejidad y tasas de error también aumentarán exponencialmente, y es casi imposible probar completa y exhaustivamente los chips. Una vez que el ancho de las líneas del chip alcanza el nivel nanométrico (10-9 metros), lo que equivale al tamaño de unas pocas moléculas, en este caso, las propiedades físicas y químicas del material sufrirán cambios cualitativos, haciendo Los semiconductores que utilizan procesos actuales Los dispositivos no pueden funcionar correctamente y la Ley de Moore ha llegado a su fin.

Desde un punto de vista económico, como se establece en la Segunda Ley de Moore, si el costo de construcción de una fábrica de chips es de 2 a 3 mil millones de dólares estadounidenses, cuando se reduzca a 0,1 micrones, el tamaño de la línea se disparará a 10 mil millones de dólares, es decir, más que la inversión en una central nuclear. Cada vez más empresas están abandonando la industria de los chips porque no pueden permitirse capital. [1]

El físico Michio Kaku es profesor de física teórica en la City University de Nueva York. En una entrevista de 2012, dijo que la Ley de Moore estaba colapsando gradualmente después de gobernar la industria de los chips durante 47 años. Esto puede tener un gran impacto en el procesamiento informático. En la próxima década, más o menos, la Ley de Moore colapsará y la potencia informática no podrá mantener un rápido crecimiento exponencial utilizando únicamente procesos estándar de materiales de silicio.

Michio Kaku dijo que las dos razones principales del fracaso de la Ley de Moore son las altas temperaturas y las fugas. Esta es también la razón por la que los materiales de silicio han llegado al final de su vida. Calais Xiongji dijo que esto es muy diferente del declive de la Ley de Moore que los científicos predijeron originalmente. Los científicos deberían poder seguir aprovechando el potencial de los componentes de silicio, manteniendo así viva la Ley de Moore en los próximos años, pero una vez que tecnologías como los chips 3D agoten su potencial, alcanzarán sus límites;

Científicos y analistas de la industria en diversos campos han predicho el fracaso de la Ley de Moore. Sin embargo, los investigadores también sugirieron que la Ley de Moore sigue siendo válida hoy en día debido a las continuas mejoras en las estructuras y componentes de los chips. Incluso Intel, que afirma estar "basada en la Ley de Moore", ha anunciado que a medida que los nuevos transistores que utilizan tecnologías como los nanocables reemplazan gradualmente a los transistores semiconductores tradicionales, la Ley de Moore, que ha entrado en el nivel del "tío", ya no liderará el desarrollo de equipos electrónicos.

8 Editor de Breakthrough Research

El 28 de octubre de 2012, científicos de IBM Research en los Estados Unidos afirmaron que el chip de nanotubos de carbono recientemente desarrollado cumple con el ciclo de la "Ley de Moore". Según la Ley de Moore, el nivel de integración de los chips de ordenador se duplica cada 18 meses y sus precios se reducen a la mitad. Los transistores tradicionales están hechos de silicio. Sin embargo, en el pasado 2011, los transistores de silicio alcanzaron límites físicos acercándose al nivel atómico. Debido a las propiedades naturales de este material, es difícil lograr avances en la velocidad de funcionamiento y el rendimiento de los transistores de silicio.

Investigadores de IBM colocaron más de 654,38 millones de nanotransistores de carbono en un chip de silicio. Los nanotransistores de carbono permiten que los electrones funcionen más rápido que los dispositivos de silicio. También son la forma estructural más ideal de transistores. Estas excelentes propiedades serán la razón para reemplazar los transistores de silicio. Combinadas con la nueva arquitectura de diseño de chips, los microchips harán realidad la innovación informática en el futuro.

Los investigadores descubrieron que los electrones atrapados en un semiconductor con una capa de óxido o metal en la interfaz pueden ser absorbidos fácilmente por el aire. Los electrones ocultos en la interfaz formarán una capa de carga y las partículas cargadas. en la capa de electrones La repulsión de Coulomb entre ellos también facilita la liberación de electrones del silicio.

Al aplicar un pequeño voltaje, extrajeron eficazmente electrones de la estructura de silicio y luego los colocaron en el aire, permitiéndoles viajar a través de canales a nanoescala sin sufrir colisiones ni dispersión. [3]

9 Editor de aplicaciones biológicas

En 2013, los científicos aplicaron la Ley de Moore al estudio de la complejidad de la vida en la Tierra. Sus resultados mostraron que la vida orgánica ha existido durante mucho más tiempo. que .

La Tierra misma. Los investigadores sustituyeron los transistores de la Ley de Moore por nucleótidos, la base del material genético de la vida, y sustituyeron los circuitos por material genético calculado matemáticamente. Los cálculos muestran que la vida apareció por primera vez hace mil millones de años, mucho antes que la edad prevista para la Tierra de 4.500 millones de años. Los investigadores dicen que pueden haber existido organismos similares a bacterias cuando se formó el sistema solar, o que algunos nucleótidos simples presentes en regiones antiguas de la Vía Láctea pueden haber llegado a la Tierra a través de cometas, asteroides u otros desechos espaciales. Esta hipótesis se llama teoría de Student, también conocida como teoría de panespecies. Algunos científicos creen que la vida todavía ingresa a la Tierra en forma de panespecismo hasta ahora. [