Закон Мура жив

За свою 35-летнюю карьеру в полупроводниковой индустрии я слышал о смерти закона Мура чаще, чем о чем-либо еще. Но он все еще жив и чувствует себя отлично», – говорил недавно Брайан Кржанич, генеральный директор Intel. Разработав новый чип по технологии 5 нанометров (нм), IBM вновь отложила смерть этого закона.

Гордон Мур, один из основателей Intel, в 1965 г. впервые оформил итоги наблюдения за индустрией в законе: благодаря развитию технологии каждый год число транзисторов в микросхемах будет удваиваться. Позже он уточнил свой прогноз – с 1980 г. удвоение числа транзисторов будет происходить каждые два года. Позже от этого закона родилось множество ответвлений, в частности самое известное: об удвоении производительности процессоров каждые 18 месяцев.

Так и происходило, хотя и сам Мур умудрился пару раз предсказать смерть своего закона. В середине 1990-х он сообщил, что вскоре экономические реалии начнут препятствовать росту технологического прогресса. В самом деле, одна из вариаций закона Мура гласила, что стоимость фабрик по производству микрочипов будет расти экспоненциально. Однако к концу десятилетия стало ясно, что технологический прогресс ведет к росту производительности труда и, следовательно, экономики, и закон продолжил действовать.

Десять лет назад Мур предупредил: невозможно бесконечно уменьшать размеры электронных схем, существуют естественные ограничения, связанные с атомарной природой вещества и скоростью света. Рубежом считался технологический процесс в 10 нм. Но два года назад IBM представила прототип процессора, созданный по технологии 7 нм, а на этой неделе – уже 5-нанометровый чип, созданный вместе с ее партнерами GlobalFoundries и Samsung. При том же энергопотреблении он на 40% более производителен, чем 7-нанометровый чип, что дает четырехкратное сокращение потребления электроэнергии при сохранении эффективности.

Получить такие результаты позволил технологический прорыв – новая пространственная структура транзисторов. За десятилетия, пока закон Мура остается непоколебим, мир вокруг нас неузнаваемо изменился, и новый технологический прорыв обещает нам, что как минимум в ближайшие годы эти изменения продолжатся.

Рано или поздно эта гонка, конечно, завершится. Но и достигнутые за последние полстолетия результаты впечатляют. В выпущенном в 1971 г. первом коммерческом 4-битном процессоре Intel 4004 было 2300 транзисторов. Спустя 45 лет, в 2016 г., Intel выпустила 24-ядерный процессор Xeon Broadwell-WS, в котором было 5,7 млрд транзисторов, он выпускается по технологии 14 нм. Представленный два года назад IBM 7-нанометровый чип содержал 20 млрд транзисторов, а в нынешнем 5-нанометровом их уже 30 млрд.

Между тем в России обсуждается возможность начала производства чипов по технологии 28 нм. В этой отрасли, возможно, мы отстали чуть меньше чем навсегда, но не ясно, стоит ли вообще России включаться в эту гонку за нанометрами. Возможно, гораздо более мудрым будет оглядеться и направить свои усилия на развитие технологий, которые могут прийти на смену кремниевым процессорам?