Moore yasası nedir ve ne işe yarar?

Moore Yasası, Intel kurucu ortağı Gordon Moore tarafından 1965 yılında yapılan bir gözlemi ifade ediyor ve burada entegre devrelerde inç kare başına transistör sayısının buluşundan bu yana iki katına çıktığını keşfetti.

Moore Yasası, bu eğilimin önümüzdeki yıllar boyunca bozulmadan kalacağını öngörüyor. Oran azalmış olsa da, inç kare başına transistör sayısı yaklaşık olarak her yıl bir buçuk kat arttı. Bu, Moore Yasasının mevcut tanımı olarak kullanılmaktadır.

İçindekiler dizini

Bu yasanın basitleştirilmiş sürümü, işlemci hızlarının veya bilgisayarlar için genel bilgi işlem gücünün iki yılda bir iki katına çıkacağını belirtir. Farklı bilgisayar şirketlerinden teknisyenler arasında hızlı bir kontrol, terimin çok popüler olmadığını, ancak kuralın hala kabul edildiğini gösterir.

1970'den 2018'e ve ardından 2019'da tekrar işlemci hızlarını incelersek, yasanın sınırına ulaştığını veya yaklaştığını düşünebiliriz. 1970'lerde işlemci hızları 740 KHz ile 8 MHz arasında değişiyordu, ancak kanunlar transistörlere uygulanmaktan ziyade hızdan daha doğrudur.

Şu anda en küçük cihazlarda kullanabileceğimiz bilgi işlem gücü miktarı, on yıl önce elde edilebilecekle karşılaştırıldığında biraz dikkat çekicidir.

Geriye dönüp baktığımızda, beş yıl kadar bile, o anki en iyi bilgisayar olan PC, mevcut bir PC ile karşılaştırıldığında eski sayılır.

Bu, çip üreticilerinin her yıl bir çip üzerindeki transistör sayısını önemli ölçüde artırabilmeleri nedeniyle mümkündür, çünkü çip araştırmalarındaki ilerlemeler artmaktadır.

Moore Yasası'nın uzantısı, entegre devrelerdeki transistörler daha verimli hale geldikçe bilgisayarların, bilgisayarla çalışan bileşenlerin ve bilgi işlem gücünün zamanla daha küçük ve daha hızlı hale gelmesidir.

Transistörler, mikroçiplere, işlemcilere ve küçük elektrik devrelerine entegre edilmiş basit elektronik açma-kapama anahtarlarıdır. Elektrik sinyallerini ne kadar hızlı işlerlerse, bilgisayar o kadar verimli olur.

Bu yüksek güçlü bilgisayarların maliyetleri de zamanla azaldı, genellikle yılda yüzde 30 civarında. Donanım tasarımcıları daha iyi tümleşik devreleri olan bilgisayarların performansını artırdıklarında, üreticiler belirli işlemleri otomatikleştirebilecek daha iyi makineler oluşturabildiler. Bu otomasyon, donanım daha düşük işçilik maliyetleri yarattığından, tüketiciler için daha düşük fiyatlı ürünler yarattı.

Günümüz toplumunda Moore Yasası

Moore Yasası'ndan elli yıl sonra, çağdaş toplum bu kanunun maruz kaldığı düzinelerce fayda görüyor. Akıllı telefonlar ve masaüstü bilgisayarlar gibi mobil cihazlar çok küçük işlemciler olmadan çalışmazlar. Daha küçük ve daha hızlı bilgisayarlar ulaşım, sağlık, eğitim ve enerji üretimini geliştirir. Yüksek teknolojili bir toplumun hemen hemen her yönü, uygulamaya konan Moore Yasası konseptinden yararlanmaktadır.

Bugün, tüm tüketici işlemcileri, oksijenden sonra Dünya'nın kabuğunda en bol bulunan ikinci element olan silikondan yapılmıştır. Ancak silikon mükemmel bir iletken değildir ve taşıdığı elektronların hareketliliğinin sınırları, silikon transistörlerini ne kadar kalın paketleyebileceğinize dair sert bir sınır koymaktadır.

Ancak güç tüketimi sadece büyük bir sorun değil, aynı zamanda kuantum tünel denilen bir etki, elektronları belirli bir kalınlık eşiğinin ötesinde tutmakta sorunlara neden olabilir.

Silikon transistörler şu anda 14 nanometreye ulaşıyor ve bazı 10 nanometre çip tasarımları yakında piyasaya çıkacak olsa da, Moore Yasası'na uzun süre uymak zorunda kalacağı, şirketlerin yeni nesil bilgisayarların temeli olmak için daha yeni ve daha iyi malzemeler üretin.

Gelecekte Moore Yasası

Nanoteknoloji sayesinde bazı transistörler bir virüsten daha küçüktür. Bu mikroskobik yapılar, elektriği devre boyunca daha hızlı hareket ettirmeye yardımcı olan mükemmel hizalanmış silikon ve karbon molekülleri içerir.

Sonunda, transistörlerin sıcaklığı daha küçük devreler yaratmayı imkansız hale getirir, çünkü transistörlerin soğutulması transistörlerden geçenlerden daha fazla enerji gerektirir. Uzmanlar, bilgisayarların önümüzdeki birkaç yıl içinde Moore Yasası'nın fiziksel sınırlarına ulaşması gerektiğini gösteriyor. Bu olduğunda, bilgisayar bilimcileri bilgisayar yaratmanın tamamen yeni yollarını incelemek zorunda kalacaklar.

Uygulamalar ve yazılımlar, fiziksel süreçlerden ziyade gelecekte bilgisayarların hızını ve verimliliğini artırabilir. Bulut teknolojisi, kablosuz iletişim, Nesnelerin İnterneti ve kuantum fiziği de bilgi teknolojisi inovasyonunda önemli bir rol oynayabilir.

Devre sayısını ikiye katlama yönünde ilerleme yavaşladı ve transistörler bir atomun boyutuna yaklaştıkça entegre devreler çok daha küçük olamaz.

Gelecekte bir noktada, yazılım veya donanımdaki gelişmeler Moore Yasası'nın hayalini canlı tutabilir. Bununla birlikte, bilgisayar endüstrisi birkaç yıl içinde ilerleyecek başka bir kursa dönmeye hazır görünmektedir.

Moore Yasasının Gelişimi

Moore Yasası her iki yılda bir söylemiş olsa da, teknolojik üretimdeki bu hızlı artış, hem teknisyenlerin hem de kullanıcıların zihinlerindeki dönemi kısaltmıştır.

Mevcut sınırlama, transistörler atomik parçacıklar kadar küçük oluşturulabildiğinde, hızlar söz konusu olduğunda CPU pazarında büyümeye daha fazla yer kalmayacağıdır.

Moore, bu devrelerdeki toplam bileşen sayısının her yıl yaklaşık iki katına çıktığını, bu nedenle bu yıllık kopyalamayı sonraki on yıla çıkardığını ve 1975 mikro devrelerinin çip başına şaşırtıcı 65.000 bileşen içereceğini tahmin etti.

1975'te büyüme hızı yavaşlamaya başladığında Moore iki yıllık zaman dilimini revize etti. Gözden geçirilmiş yasası biraz kötümserdi; 1961'den yaklaşık 50 yıl sonra, transistörlerin sayısı yaklaşık 18 ayda bir iki katına çıktı. Daha sonra dergiler Moore Yasası'na düzenli olarak Newton hareket yasalarının güvenliğine sahip bir teknolojik yasa gibi atıfta bulundu.

Devre karmaşıklığındaki bu dramatik patlamayı mümkün kılan şey, transistörlerin on yıllar boyunca küçülmesiydi.

Bir mikrondan daha az ölçen transistör karakteristikleri, dinamik rasgele erişim belleği (DRAM) yongalarının megabayt depolama kapasitesi sunmaya başladığı 1980'lerde elde edildi.

21. yüzyılın başlangıcında, bu özellikler 0.1 mikron genişliğe yaklaşarak gigabayt bellek yongaları ve gigahertz frekanslarında çalışan mikroişlemciler üretilmesini sağladı. Moore Yasası, 21. yüzyılın ikinci on yılında tensanometre üç boyutlu transistörlerin kullanılmaya devam etmesiyle devam etti.

Moore Yasasının yakın sonu

Moore Yasası üstel büyüme önerdiğinden, süresiz olarak devam etmek olası değildir. Çoğu uzman Moore Yasasının yirmi yıl daha sürmesini bekliyor. Bazı çalışmalar, 2018'de fiziksel sınırlamalara ulaşılabileceğini göstermiştir.

Intel ve Samsung gibi çip devlerini içeren Yarıiletkenler için Uluslararası Teknoloji Yol Haritası'nın (ITRS) yakın tarihli bir raporuna göre, transistörler 2021 yılına kadar daha fazla azaltılamayacakları bir noktaya ulaşabilirler. Şirketler, o zaman onları küçültmek ekonomik olarak mümkün olmayacak ve sonunda Moore Yasasını sona erdirecektir.

Bu, fiziksel olarak küçülebilmelerine rağmen, teoride ITRS'nin “ekonomik minimum” dediği şeye ulaşacakları anlamına gelir, yani bunu yapmak sadece maliyetleri engelleyici hale getirir.

Moore'un teorisi ilk kez sorgulanmadı. Geçen yıl, Intel CEO'su Brian Krzanich bir transistörden diğerine yeniden boyutlandırmanın iki ila iki buçuk yıl sürdüğünü açıkladı. Krzanich, Intel'in kazanç çağrısı sırasında bunu sorguladı ve üretim süreçlerinin geçmişte olduğu gibi aynı oranda ilerlemediğini söyledi.

Bununla birlikte, ITRS, bunun Yasa'nın arkasındaki kavramın sonu anlamına gelmediğine inanmaktadır, çünkü üreticiler belirli bir alana daha fazla anahtar eklemek için giderek daha yenilikçi yollar bulmaktadır. Örneğin, Intel'in büyük depolama kapasiteleri oluşturmak için 32 bellek katmanını üst üste yerleştirmeyi içeren 3D NAND teknolojisini ele alalım.

Son sözler ve sonuç

Şimdiye kadar, Moore Yasası tekrar tekrar doğru bir şekilde kanıtlandı ve sonuç olarak, PC'den süper bilgisayarlara kadar dijital çağdaki çoğu ilerlemeden uzun süredir sorumlu olduğu söyleniyor. Yarı iletken endüstrisinde uzun vadeli planlamaya rehberlik etmek ve araştırma ve geliştirme için hedefler belirlemek için kullanın.

Moore Yasası, fiziksel bir yasa değil, bir ekonomi yasasıdır. Her yeni çipin iki kat daha fazla transistöre sahip olacağını ve dolayısıyla aynı üretim maliyeti için önceki neslin kapasitesini hesaplayacağını gösterir.

Bu basit kural, yarım yüzyılı aşkın bir süredir teknolojik devrimdeki tüm ilerlemeleri körükledi ve yapay zeka ve otonom araçlar gibi konseptler almamıza ve bunları gerçekleştirmemize izin vererek günümüz teknolojisinin sürekli genişleyen sınırlarını tanımlamaya devam ediyor.

Bu yasa ün kazandı, çünkü insanlar dünyanın en büyük endüstrilerinden birinin geleceğini tahmin etmelerine izin veren yasaları sever, ancak bu prensibin fiziksel temeli, birçok insandan biraz farklı ve daha az güvenilir olduğu anlamına gelir. inanmaktadır.

Bu yongaların yapılmasındaki fiziksel kısıtlamalar, bu sayıyı kolayca beş yıla veya daha fazla sürdürebilir ve Moore Yasasını sonsuza dek geçersiz kılabilir.

Kaynak Görüntüler Wikimedia Commons