Наши любимые дети

Как правило, при презентации
компаниями своих технических достижений в области микропроцессоростроения,
многие ссылаются на небезызвестный Закон Мура, который
показывает зависимость между числом транзисторов на кристалле микропроцессора и
годом выпуска этого процессора на рынок (в другой трактовке – годом изобретения
возможности осуществить данный техпроцесс). На момент выпуска Intel Core-i7 в этом году,
с микроархитектурой Sandy Bridge и техпроцессом в 32нм, количество транзисторов
успело подойти к одному миллиарду по сравнению с легендарным 8086
1978 года выпуска в 29000 элементиков. Красивый эвристический закон Мура
обнадеживающе демонстрирует неуклонно растущую ввысь линию прогнозирования,
каждые два года доказывающую свою состоятельность и торжество научного
прогресса. Так и хочется услышать, что в далеком энном году их будет уже
триллионы.

Да их, скорее всего, и будет
триллионы, интрига заключается не в количестве транзисторов, а в их размерах.
Размеры транзисторов также подвержены воздействию закона Мура. Ниже я привожу
график, который отражает его, построенный на основе
данных 76 различных процессоров компании Intel. Некоторые, недоучившие
матчасть на первом курсе, могут спросить, почему график нелинейный. Отвечаю –
потому, что закон сам по себе экспоненциальный. У оригинального закона Мура
график представлен в виде прямой, а не кривой, потому что вертикальная шкала
представлена в экспоненциальном виде. Это вопрос разметки, не более.

Итак, получился такой
красивенький график, который жмется все ближе и ближе к нулю. На графике я
выделил две линии тренда – экспоненциальную и линейную. Первая полностью
отражает характер представленных данных: аппроксимация прошла успешно,
зависимость между показателями действительно есть. А вот линейный тренд, как
видно, имеет значения ниже нуля. А вертикальная черта – это размеры
транзисторов. Мистики здесь нет, ибо линейный тренд не отражает характер
зависимости, он показывает кое-что другое и более интересное.

Порассуждаем вот о чем. На
современном этапе развития высоких технологий осуществлен техпроцесс
изготовления транзисторов, размер которых составляет всего 32 нм (32*10^-9 метра).
Предположим, что физически транзистор меньше, чем один атом сделать нельзя.
Радиус атома (возьмем водород) составляет 0,053*10^-9 метра. То есть,
технологически меньше этого размера транзистор сделать нельзя (не забываем, что
это только гипотеза). Так как закон Мура обладает достаточно высокой степенью
статистической устойчивостью, мы можем предсказать, в каком именно году размер
транзистора сможет достичь размера атома, в том случае, если техпроцесс будет
развиваться теми же темпами и способами, как он развивается сейчас. В моей
модели это где-то начало-середина 2040-х годов. А что же дальше? Вычислительная
техника загнется? Останется стоять на одном уровне? Конечно, нет – об этом нам
говорит как раз линейный тренд на графике.

Дело в том, что любые процессы в
природе, экономике, технике, политике происходят циклично (а если быть точным
спиралеобразно). У любого процесса есть восходящий фронт - этап его становления
и развития, стадия функционирования с «золотым веком», и нисходящий фронт
-  период стагнации процесса. Такие циклы
жизнедеятельности процессов и систем относятся к космическим Законам, любой
желающий может найти их исследования в той или иной научной области (к примеру,
экономические
циклы Кондратьева). Также есть и цикл существования технологического
процесса, по которому производятся транзисторы. Этот процесс линеен потому, что
затрагивает только размеры транзистора, то есть носит количественную
зависимость (кстати, именно поэтому он обладает высокой степенью статистической
устойчивости). У него есть свой период роста, равномерного развития и спада. Пересечения
линейного графика с экспоненциальным и показывает границы этих периодов.
Становление технологии проектирования микропроцессоров закончилось к концу 70-х
годов, и начался период ее «зрелости», которая и подошла к концу примерно в
2005 году (пересечение линейного тренда с экспоненциальным, одновременно еще и
совпадает с таким же спадом значения градиента экспоненциальной
функции, а это дополнительно доказывает, что данная гипотеза не лишена оснований).
После этой даты у технологии проектирования микропроцессоров начался период
стагнации, когда существующими методами уже нельзя реально повысить возможности
продукта. Начинается переход из количества в качество.

Итак, мы поняли, что точкой
бифуркации технологии изготовления микропроцессоров стал 2005 год. А сейчас
2011. Почему ничего не чешется? Но как говорила Фрекен Бок: «А вот и не угадал,
а вот и не угадал». Думаю что самым выдающимся событием, которое может стать
основополагающим в новом технологическом процессе, стало изобретение графена, а
как следствие возможность разработки графенового полевого транзистора, прототип
которого уже был создан в
2008 году. Еще раз спасибо Гейму и Новоселову за их труд. Самое интересное это
то, что графен был впервые получен только в 2004 году – очень близко к нашей
точке бифуркации.

Вот такая вот магия прогнозирования и ее реальное
воплощение в жизнь.

Читайте также

Последние новости