Ах, технологии! Они развиваются так стремительно и непредсказуемо, что порой кажется: завтра вместо привычного ноутбука у нас будет миниатюрный суперкомпьютер размером с пудельчика. Но, как ни странно, в этом хаосе есть свои законы — например, знаменитый закон Мура. Если вы думаете, что это какой-то новый модный танец или стиль йоги, то спешу разочаровать: закон Мура — это вовсе не фитнес-мания, а наблюдение гения по имени Гордон Мур.
В 1965 году этот американский инженер и соучредитель Intel заявил, что количество транзисторов на кремниевом чипе будет удваиваться каждые два года. Представьте себе: два года назад на вашем процессоре было 100 транзисторов, через два года — уже 200, потом 400… ну а дальше можно потеряться в цифрах быстрее, чем в расписании московского метро.
Гордон был не просто теоретиком за пыльной кафедрой — он получил докторскую степень в области химии и физики (то есть знал толк в атомах), а затем вместе с Робертом Нойсом основал компанию Intel. За свою жизнь он успел стать президентом и генеральным директором компании, а после выхода на пенсию стал почетным председателем совета директоров.
Короче говоря, человек с таким жизненным опытом мог бы легко написать книгу «Как удвоить количество транзисторов и не сойти с ума».
Закон Мура — это не аксиома из учебника по математике (где всё строго и без вариантов), а скорее наблюдение за тенденцией. Он говорит о том, что плотность интеграции транзисторов растет примерно вдвое каждые два года. Это как если бы вы пытались положить все свои носки в один ящик комода — каждый год находите способ сложить их так плотно, чтобы вместилось ровно вдвое больше.
Только здесь вместо носков — крошечные электронные компоненты.
Суть закона проста: чем меньше размеры транзистора (а сейчас они уже настолько малы, что можно сравнивать их с четырьмя атомами!), тем больше их помещается на чипе. В итоге компьютер становится мощнее и дешевле — мечта любого студента перед сессией! Однако со временем физика начинает играть злую шутку: когда размеры приближаются к атомному уровню, классические законы перестают работать так просто.
Тут уже приходится учитывать квантовые эффекты — словно пытаешься объяснить бабушке интернет-мемы.
Наш современный эксперт Валерий Шунков заметил, что ранние микросхемы содержали всего около десяти химических элементов из таблицы Менделеева; современные же используют почти три четверти таблицы! Это примерно как если бы раньше вы готовили борщ из пяти ингредиентов, а теперь решили добавить туда еще пол-кухни продуктов – вкусно? Не факт! Так и с микросхемами: усложнение состава приводит к новым вызовам.
Некоторые инженеры даже говорят о «антимуровском законе» – понятие загадочное и без автора (как русская народная сказка или рецепт идеального борща).
Этот «антимуровский закон» обозначает замедление роста количества транзисторов на чипах и отражает разрыв между ожиданиями и реальностью развития электроники. Можно сказать, что технологии немного устали бегать марафон под названием «Удвоение каждые два года» – иногда хочется просто остановиться на перекус.
Но индустрия не сидит сложа руки: исследуются новые материалы (вроде графена), создаются более эффективные архитектуры и специализированные решения. Это как если бы вы хотели улучшить свой старенький велосипед – вместо того чтобы делать колеса еще меньше (что уже невозможно), вы добавляете турбонаддув или электрический моторчик.