Ο Γκόρντον Μουρ, ο συνιδρυτής της Intel που πέθανε νωρίτερα φέτος, είναι διάσημος για την πρόβλεψη της συνεχούς αύξησης της επεξεργαστικής ισχύος των επεξεργαστών και της πυκνότητάς τους σε τσιπ ημιαγωγών. Ο James McKenzie εξετάζει πώς ο “νόμος του Moore” εξακολουθεί να ισχύει μετά από σχεδόν έξι δεκαετίες, αλλά προειδοποιεί ότι η περαιτέρω πρόοδος γίνεται όλο και πιο δύσκολη και όλο και πιο δαπανηρή για να διατηρηθεί.
Όταν η Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) ανακοίνωσε πέρυσι ότι σχεδίαζε να κατασκευάσει ένα νέο εργοστάσιο για την παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, δεν ήταν μόνο η εντυπωσιακή τιμή των 33 δισ. δολαρίων που μου τράβηξε την προσοχή. Αυτό που έκανε επίσης εντύπωση είναι ότι το εργοστάσιο, το οποίο πρόκειται να λειτουργήσει το 2025 στην πόλη Hsinchu, θα κατασκευάζει τα πρώτα τσιπ “2 νανομέτρων” στον κόσμο. Μικρότερα, ταχύτερα και έως και 30% πιο αποδοτικά από κάθε μικροτσίπ που έχει προηγηθεί, τα τσιπ της TSMC θα πωλούνται σε εταιρείες όπως η Apple – ο μεγαλύτερος πελάτης της εταιρείας – και θα τροφοδοτούν τα πάντα, από smartphones έως φορητούς υπολογιστές.
Αλλά η ικανότητά μας να κατασκευάζουμε τόσο μικροσκοπικά, ισχυρά τσιπ δεν θα έπρεπε να μας εκπλήσσει. Εξάλλου, ο μηχανικός Gordon Moore – ο οποίος πέθανε στις 24 Μαρτίου φέτος, σε ηλικία 94 ετών – είχε προβλέψει το 1965 ότι ο αριθμός των τρανζίστορ που μπορούμε να στριμώξουμε σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα θα έπρεπε να διπλασιάζεται κάθε χρόνο. Γράφοντας για το περιοδικό Electronics (38 114), ο Moore υπολόγιζε ότι μέχρι το 1975 θα ήταν δυνατόν να χωρέσει ένα τέταρτο του εκατομμυρίου εξαρτημάτων σε ένα μόνο τσιπ πυριτίου με επιφάνεια μιας τετραγωνικής ίντσας (6,25 cm2).
Η πρόβλεψη του Moore, η οποία αργότερα δήλωσε ότι ήταν απλώς μια “άγρια προεκβολή”, επαληθεύτηκε, αν και το 1975 αναθεώρησε την πρόβλεψή του, προβλέποντας ότι οι πυκνότητες των τσιπ θα διπλασιάζονταν κάθε δύο χρόνια, αντί για κάθε χρόνο. Αυτό που στη συνέχεια έγινε γνωστό ως “νόμος του Moore” αποδείχθηκε εκπληκτικά ακριβές, καθώς η ικανότητα να τοποθετούνται όλο και περισσότερα τρανζίστορ σε ένα μικροσκοπικό χώρο στήριξε τη σχεδόν ασταμάτητη ανάπτυξη της βιομηχανίας καταναλωτικών ηλεκτρονικών ειδών. Στην πραγματικότητα, δεν ήταν ποτέ ένας καθιερωμένος επιστημονικός “νόμος”, αλλά περισσότερο μια περιγραφή του τρόπου με τον οποίο τα πράγματα είχαν εξελιχθεί στο παρελθόν, καθώς και ένας οδικός χάρτης που η βιομηχανία ημιαγωγών επέβαλε στον εαυτό της, καθοδηγώντας τη μελλοντική ανάπτυξη.
Βλέποντας το μέλλον
Η βασική φυσική λέει ότι καθώς τα τρανζίστορ γίνονται μικρότερα, μπορούν να λειτουργούν ταχύτερα και να απαιτούν λιγότερη ενέργεια. Η απλή οικονομία, εν τω μεταξύ, υπαγορεύει ότι όσο περισσότερα τρανζίστορ τοποθετούνται σε ένα τσιπ, κάθε τρανζίστορ γίνεται φθηνότερο στην κατασκευή του. “Το κόστος ανά στοιχείο”, σημείωσε ο Moore στο άρθρο του το 1965, “είναι σχεδόν αντιστρόφως ανάλογο του αριθμού των στοιχείων”. Διευθυντής ερευνών στην αμερικανική εταιρεία Fairchild Semiconductor εκείνη την εποχή, ο Moore απλώς συνέδεσε τις δύο έννοιες.
Με τον τρόπο αυτό, ο Moore αποδείχθηκε οραματιστής που προέβλεψε σωστά τον εκπληκτικό ρυθμό με τον οποίο θα αναπτυσσόταν η τεχνολογία των ημιαγωγών. Ενώ οι ακριβείς λεπτομέρειες του τρόπου με τον οποίο συρρικνώσαμε τα τρανζίστορ έχουν αλλάξει με την πάροδο των ετών, πολλές από τις προβλέψεις του Moore για την άνοδο των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων έχουν επαληθευτεί. Στο αρχικό του άρθρο, προέβλεπε ψηφιακά ρολόγια, οικιακούς υπολογιστές, smartphones (ή αυτό που ονόμαζε “προσωπικό φορητό εξοπλισμό επικοινωνίας”), τη δυνατότητα αποστολής πολλαπλών μηνυμάτων μέσω τηλεφωνικών γραμμών, καθώς και αυτόματους ελέγχους για αυτοκίνητα.
Σε συνέντευξή του στο IEEE Spectrum για την 50ή επέτειο από το άρθρο του 1965, ο Moore δήλωσε έκπληκτος που ο νόμος του είχε επιβιώσει για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα. “Ποτέ δεν θα περίμενα ότι κάποιος θα τον θυμόταν τόσο μακριά”, είπε. Η συνέχισή του ήταν, γι’ αυτόν, ένας φόρος τιμής στη δημιουργικότητα των μηχανικών της βιομηχανίας ημιαγωγών, οι οποίοι έχουν βρει ξανά και ξανά νέους τρόπους για τη συρρίκνωση των συσκευών. “Δεν μπορούσα ποτέ να δω κάτι περισσότερο από τις επόμενες δύο γενιές [τσιπ], και μετά από αυτό φαινόταν ότι [θα] χτυπούσαμε κάποιο είδος τοίχου. Αλλά αυτά τα τείχη συνεχίζουν να υποχωρούν”.
Ωστόσο, στην ίδια συνέντευξη, ο Moore αναγνώρισε ότι υπάρχουν δύο βασικά φυσικά εμπόδια που τελικά θα αποκλείσουν οποιαδήποτε περαιτέρω σμίκρυνση. Όπως υπενθύμισε ότι ο κοσμολόγος Stephen Hawking είχε επισημάνει κάποτε σε μια επίσκεψή του στη Silicon Valley, τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός, ενώ τα υλικά είναι, τελικά, φτιαγμένα από άτομα πεπερασμένου μεγέθους. Υπάρχουν, με άλλα λόγια, όρια ταχύτητας και μεγέθους για τα τσιπ. “Αυτά είναι θεμελιώδη μεγέθη που δεν βλέπω πώς [θα] ξεπεράσουμε ποτέ”, προειδοποίησε ο Moore. “Και στις επόμενες δύο γενιές, θα βρεθούμε ακριβώς απέναντί τους”.
Είναι λοιπόν ορατό το τέλος του νόμου του Moore;