ムーアの法則によれば、集積回路チップに配置されるトランジスタの数は24か月ごとに2倍になり、そのコストは同じレベルに維持されるはずです。 しかし、この仮説を提唱した直後に、この法則の「死」について話が始まりました-現実世界では無期限に成長することはできないからです（たとえ成長が指数関数的であっても）。
ムーア自身が述べたように、彼の「法則」は、トランジスタのサイズの縮小だけでなく、トランジスタの価値の低下も意味していました。 エコノミストが指摘しているように、数年前に「ムーアの法則の終わり」につながる傾向が現れました。 28 nmのトランジスタが登場したとき、製造業者は作成コストが増加していることに気付きました。 新しい技術を使用して半導体を製造する工場の建設には60億ドル以上が必要であり、言い換えると、トランジスタのサイズをさらに縮小することは可能ですが、そのコストは増大します。
ムーアの法則の時点では、マイクロプロセッサの設計は実際にこの法則に従って行われていました。 しかし、トランジスタのサイズの縮小に伴い、それらの製造技術はますます高度化しています。 したがって、2000年代初頭には、この進歩が終わりに近づいているようにも見えましたが、当時開発されたさまざまな技術的手段がムーアの法則の「生活」を支えていました。 「ストレッチ」シリコンが導入され、90 nmトランジスタの生産が可能になりました。
45nmトランジスタの場合、各トランジスタの静電容量（ゲート）を増加させる新しい材料が発明されました。 また、22 nmテクノロジーを使用して製造された3次元トランジスタ（ トライゲートトランジスタ ）は、ムーアの法則のみをサポートしていました。
しかし、これらの技術でさえ永遠に進化することはできません。 チップの製造に使用されるフォトリソグラフィーは、その能力の限界で機能します。193nmの波長の光を使用して、サイズがわずか14 nmの要素を持つチップを作成します。 長すぎる光の波長は減らすことができますが、これはさらに複雑で高価な生産につながります。 そのため、わずか13.5 nmの波長を持つ「極端な」紫外線に期待が寄せられましたが、実稼働で使用するのは非常に難しいことが判明しました。
紫外線を使用する場合でも、トランジスタをどれだけ削減できるかはわかりません。 結局、サイズが2 nmの場合、その幅はわずか10原子になり、信頼性の高い動作をする可能性は低くなります。 さらに、この場合、エンジニアはエネルギー消費と冷却の問題に直面します。トランジスタが高密度になるほど、トランジスタにエネルギーを供給し、トランジスタから迂回させることが難しくなります。
コスト要因を忘れないでください-ムーアの法則の終わりは物理学ではなく経済学によって決められます。
IntelやAMDのような大企業は、利益が初期投資をカバーすることを確信している限り、数十億ドルを投資します。 しかし、トランジスタが小さくなるたびに、その生産はより高価になります。
したがって、近い将来、「ジャイアンツ」が単に小さなトランジスタの開発に資金を供給しない瞬間が来るかもしれません。 そして、Intelのような人がトランジスタの削減を追いかけるのをやめた場合、他のメーカーは彼の例に従い、ムーアの法則の「死」につながります。
経済的要因はすでにマイクロプロセッサの生産に影響を及ぼしています。 そのため、Intelは2016年にCannonlakeプロセッサ（現在利用可能な14nm Skylakeの小型バージョン）で10nmトランジスタに切り替えることを計画しました。 しかし、2015年7月に彼女は計画を変更しました。 新世代のプロセッサであるKaby Lakeは、2016年第3四半期に14 nmテクノロジーを使用してリリースされます。 Cannonlakeと10nmの計画は残りますが、これらのプロセッサのリリースは2017年の後半までに予定されています。
これはすべて、新しいトランジスタの使用がますます難しくなっているという事実によって複雑になっています。 1980年代および1990年代には、追加のトランジスタの利点が明らかでした。その後の各世代のプロセッサはより高速であり、当時のコンピュータは、プロセッサの改善によってのみ電力が大幅に増加しました。 しかし、生産性のこのような単純な増加は、2000年代初頭に衰退しました。 プロセッサの周波数は加熱のために大幅に制限され、1つのプロセッサコアの電力は比較的ゆっくりと増加しました。 代わりに、メーカーはいくつかのコアを備えたプロセッサを作り始めました。理論的には、これによりプロセッサの能力が向上します。
これらの困難はすべて、企業の生産計画がムーアの法則にすぐに依存しなくなることを示しています。 Natureは、新しいITRS計画も異なるアプローチをとることを発表しています。 チップメーカーは現在、急速に成長しているモバイルデバイス市場をターゲットにしています。 論理モジュール（トランジスタ）とキャッシュメモリだけでなく、RAM、エネルギー管理、GPSのアナログコンポーネント、セルラー、Wi-Fiなどのモジュールを備えたチップが必要です。 これらのモジュールはすべて異なる技術プロセスで作成されており、そのような複合マイクロプロセッサを構築するための古い技術と新しい技術の統合は、論理トランジスタの数を2倍にするよりもチップメーカーにとって重要です。
それにもかかわらず、新しい技術はまだムーアの法則にチャンスを与えることができます。 シリコンを使用する現在のチップ製造技術（CMOS）は、Intel 7nmトランジスタを含む他のものに置き換えることができます。 より有望な（シリコンと比較して）材料は、アンチモン化インジウム（InSb）とガリウムインジウムヒ素（InGaAs）、および（おそらく）ナノチューブの形とグラフェンの形の炭素です。
予測を立てると、将来、ムーアの法則が完全になくなるわけではありません。 非標準の材料を使用すると、このスケールを運用に戻すことができます。 十分に大きなブレークスルーは、プロセッサーの需要を喚起することができます。
しかし、今、次の画期的な革新について確実に言えないとき、ムーアの法則（「最新版」）の有効性は終わりに近づいています。 また、これについて壊滅的なことは何もありません。チップメーカーは、モバイルデバイスやデータセンター用のマシンなどの新しい市場を開拓しています。 したがって、ムーアの法則が「死んだ」としても、これは平均的な人の人生にも生産者の人生にもあまり影響しません。
Habréのブログのトピックに関する資料：
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