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la loi de Moore



Histoire du développement

La loi de Moore, connue sous le nom de première loi des ordinateurs, fait référence au nombre de transistors pouvant être logés sur un circuit intégré. Elle double environ tous les 18 mois et ses performances sont doublées.

En 1965, GordonMoorepreparedareportonthedevelopmenttrendofcomputermemory.Hecompiledalistofobservations.Whenhestartedplottingthedata, hefoundanastonishingtrend.Eachnewchipcontainsroughlytwicethecapacityofitspredecessor, andthetimeforeachchiptobeproducediswithin18to24monthsaftertheproductionofthepreviouschip.Ifthistrendcontinues, thecomputingpowerwillberelativetothetimeperiod.Anexponentialrise.Moore'sobservationaldataisnowtheso-calledMoore'slaw, andthetrenddescribedhascontinuedtothisdayandisstillunusuallyaccurate.Peoplehavealsofoundthatthisappliesnotonlytothedescriptionofmemorychips, butalsotoaccuratelyillustratethedevelopmentofprocessorcapabilitiesanddiskdrivestoragecapacity.Thislawhasbecomethebasisforperformancepredictioninmanyindustries.

En résumé, la "loi de Moore" a principalement les trois "versions" suivantes :

1.Lenombredecircuitsintégréssurunepucedecircuitintégréestrenouvelétousles18mois.

2, les performances du microprocesseur doublent tous les 18 mois, alors que le prix baisse de moitié ;

3, les performances de l'ordinateur qui peuvent être achetées avec un dollar, le quadruple tous les 18 mois.

Parmi les affirmations ci-dessus, la première est la plus courante, et les deuxième et troisième impliquent des facteurs de prix, et leur essence est la même.

Proposercontexte

Dès 1959, Fairchild, célèbre fabricant américain de semi-conducteurs, introduisit pour la première fois les transistors planaires, suivis des circuits intégrés planaires en 1961.

Tant que la précision de la « lithographie » continuera de s'améliorer, la densité des composants augmentera également en conséquence, ce qui présente un grand potentiel de développement.

Moore, alors directeur du laboratoire de recherche et de développement de Fairchild Semiconductor en 1965, a été invité à rédiger un rapport d'observation et de commentaires pour le numéro spécial du 35e anniversaire de "Electronics".

Si cette tendance se poursuit, la puissance de calcul augmentera de manière exponentielle par rapport à la période de temps.

Les gens ont également découvert que cela s'applique non seulement à la description des puces de mémoire, mais aussi pour illustrer avec précision le développement des capacités du processeur et de la capacité de stockage des disques durs. Cette loi est devenue la base de la prévision des performances dans de nombreux secteurs.

Personnages proposés

GordonMoore (GordonMoore, 1929-) : L'un des fondateurs d'Intel Corporation (Intel).

Le 3 janvier 1929, Gordon Moore est né à Pescardino, San Francisco, en Californie. Mon père n'a pas fait beaucoup d'écoles.

En 1950, Moore a obtenu un baccalauréat, puis il a poursuivi ses études, obtenant un doctorat en chimie physique en 1954.

En 1965, la "loi de Moore" a été proposée.

Une autre façon de penser

Bien que la loi de Moore porte le nom de Gordon Moore, ce n'est pas la première à mettre en avant le contenu pertinent de la loi de Moore.

GordonMoore(3photos)

Mead a été le premier à prêter attention à l'augmentation de la puissance des transistors et autres, proposée par la loi de Moore, qui fera chuter son prix.

Vérification empirique

Vérification généralisée

In1975, therewerenearly65,000memorychipsinanewchargepreloaddevicememorychip.Components, consistentwithMoore'spredictionin1965.AccordingtostatisticspublishedbyIntel, thenumberoftransistorsonasinglechipincreasedfrom2,300onthe4004processorin1971to7.5milliononthePentiumIIprocessorin1997, anincreaseof3,200timesin26years.Accordingtotheforecastof "doublingeverytwoyears", thereshouldbe13doublingcyclesin26years.Aftereachcycle, thenumberofcomponentsintegratedonthechipshouldincreaseby2ntimes (0≤n≤12), sothe13thThenumberofcomponentsinacycle, thatis, 26yearslater, isquiteclosetotheactualincreaseof3200times.

Vérification des facteurs

Certaines personnes examinent également la loi de Moore à partir des trois éléments majeurs que sont les ordinateurs personnels (PC), les puces de microprocesseur, la mémoire semi-conductrice et les logiciels système.

Intermsofmicroprocessors, from8086and8088in1979to80286in1982,80386in1985,80486in1989, Pentiumin1993, PentiumProin1996, PentiumIIin1997, Thefunctionisgettingstrongerandthepriceisgettinglowerandlower, andeveryupdateisadirectresultofMoore'sLaw.Atthesametime, theinternalmemorycapacityofthePChasbeenexpandedfromtheearliest480kto8M, 16M, whichismoreinlinewithMoore'sLaw.

Intermsofsystemsoftware, thescaleandfunctionsofsystemsoftwareweregreatlyrestrictedduetothelimitationofstoragecapacityinearlycomputers.AsthememorycapacityincreasesexponentiallyaccordingtoMoore'slaw, systemsoftwareisnolongerlimitedtoInasmallspace, thenumberoflinesofprogramcodecontainedinithasalsoincreasedsharply: thesourcecodeofBasicwasonly4,000linesin1975, andithasgrowntoabout500,000lines20yearslater.Microsoft'swordprocessingsoftwareWord, thefirsteditionin1982contained27,000linesofcode, whichincreasedtoapproximately2millionlines20yearslater.Someonedrewacurveofitsdevelopmentspeedandfoundthatthegrowthrateofthesoftware'sscaleandcomplexityevenexceededMoore'sLaw.Thedevelopmentofsystemsoftwareinturnhasincreasedthedemandforprocessorsandmemorychips, therebystimulatingthefasterdevelopmentofintegratedcircuits.

La loi de Moore n'est pas une loi des mathématiques ou de la physique, mais une analyse et une prédiction des tendances de développement.

Amendement et évolution

Amendement

En 1975, Moore a soumis un article à la conférence annuelle de l'IEEE de l'Union internationale des télécommunications.

Évolution

Moore'ssecondlaw: Inthe30yearssinceMoore'slawwasputforward, theperformanceofintegratedcircuitchipshasindeedbeengreatlyimproved, le magazine butontheotherhand, Intelexecutivesbegantonoticethecorrespondingincreaseinthecostofchipproductionplants.In1995, IntelChairmanRobertNoyceforesawthatMoore'sLawwouldbeconstrainedbyeconomicfactors.Inthesameyear, Moorewroteinthe "économiste": "Whatworriesmethemostistheincreaseincost, ..., thisisanotherexponentialcurve." HisstatementiscalledMoore'ssecondlaw.

Loi de NewMoore : Le terme « loi de NewMoore » est apparu dans les médias professionnels de l'informatique chinois, faisant référence à la vitesse croissante du nombre d'hôtes Internet et du nombre d'internautes en Chine. Elle double environ tous les six mois. Et les experts prévoient que cette tendance se poursuivra dans les prochaines années.

Significationintroduction

La « loi de Moore » résume la rapidité des progrès des technologies de l'information. Au cours des 50 ans qui se sont écoulés depuis l'application de la loi de Moore, les ordinateurs sont passés d'un statut mystérieux et indispensable à un outil indispensable pour la plupart des gens.

Becauseoftheuniquenessofhigh-puritysilicon, thehighertheintegrationlevel, thecheaperthetransistorprice, whichleadstotheeconomicbenefitsofMoore'sLaw.Intheearly1960s, atransistorcostabout 10 $, butastransistorsgetsmallerandsmaller, until1,000transistorscanbeplacedonasinglehair, thepriceofeachtransistorisonlyonethousandthofacent..Accordingtorelevantstatistics, atthepriceof100,000multiplications, theIBM704computercosts1U.S.dollars, andtheIBM709dropsto20cents.Inthemid années 1960, theIBM360systemcomputerdevelopedbyIBMatacostof5billionhasbecome3.5cents.

"Moore'sLaw" hasfar-reachingsignificancetotheentireworld.Whenreviewingtheprogressofthesemiconductorchipindustryoverthepast40yearsandlookingforwardtoitsfuture, informationtechnologyexpertsbelievethat "Moore'sLaw" maystillapplyinthefuture.Butastransistorcircuitsgraduallyapproachtheirperformancelimits, thislawwilleventuallycometoanend.Formorethan40years, theintegrationtrendofsemiconductorchips, asMoorepredicted, haspromotedthedevelopmentoftheentireinformationtechnologyindustry, andhasbroughtchangestothelivesofthousandsofhouseholds.

Perspectives de développement

Plus de 40 ans se sont écoulés depuis l'entrée en vigueur de la loi de Moore.

Fromatechnicalpointofview, asthecircuitdensityonthesiliconchipincreases, itscomplexityanderrorratewillalsoincreaseexponentially, anditwillalsomakecomprehensiveandthoroughchiptestingalmostimpossible.Oncethewidthofthelinesonthechipreachestheorderofnanometers (10 ^ -9meters), itisequivalenttothesizeofonlyafewmolecules.Inthiscase, thephysicalandchemicalpropertiesofthematerialwillundergoqualitativechanges, resultinginsemiconductordevicesusingcurrenttechnology.Ifitcan'tworknormally, Moore'sLawwillcometoanend.

D'un point de vue économique, comme indiqué dans la deuxième loi de Moore, lorsqu'une usine de puces est construite entre 2 et 3 milliards de dollars américains, la taille de la ligne atteindra 10 milliards de dollars lorsqu'elle sera réduite à 0,1 micron, ce qui représente plus que l'investissement d'une centrale nucléaire.

Le physicien MichioKaku (Michio Kaku) est professeur de physique théorique à la City University of New York.

KalaiMichiosaidthatthetwomaincausesofthefailureofMoore'sLawarehightemperatureandelectricleakage.Thisisalsothereasonfortheendoflifeofsiliconmaterials.MichioKalaisaidthatthisisverydifferentfromwhatscientistsinitiallypredictedthedeclineofMoore'sLaw.ScientistsshouldbeabletocontinuetotapthepotentialofsiliconcomponentstomaintainthevitalityofMoore'sLawinthenextfewyears, butafter3Dchipsandothertechnologieshaveexhaustedtheirpotential, theywillreachtheirlimits.

ScientistsinvariousfieldsandindustryanalystshavepredictedthefailureofMoore'sLaw.However, theresearchersalsoproposedthatthecontinuousadvancementofchipstructureandcomponentsmakesMoore'slawstillvalid.EvenIntel, whichiscalled "builtonMoore'sLaw", announcedthatasnewtransistorsusingnanowiresandothertechnologiesgraduallyreplacetraditionalsemiconductortransistors, "Moore'sLaw", whichhasenteredthe niveau, willnotcontinuetolead.Thepaceofdevelopmentofelectronicequipment "oncle".

BasedonthissituationofMoore'sLaw, theindustryhasproposed "plus-que-Moore" (MTMforshort, thatis, "beyondMoore'sLaw"), tryingtomaintainthedevelopmenttrendofMoore'sLawinmoreways, AndfromMoore'sLawof "moreandfaster" "betterandmorecomprehensive" de toMTM de .Moore'sLawisproposedandverifiedinthedevelopmentofLogicandMemoryintegratedcircuits, whileMTMisapplicabletomoretypesofintegratedcircuits, suchasAnalog, RF, ImageSensor , EmbeddedDRAM, EmbeddedFLASH, MEMS, HighVoltage, etc.

Recherche révolutionnaire

OnOctober28,2012, scientistsfromtheIBMResearchInstituteannouncedthatthenewlydevelopedcarbonnanotubechipconformstothe "Moore'sLaw" cycle.AccordingtoMoore'sLaw, thecomputerTheintegrationofthechipdoublesevery18monthsandthepriceishalved.Traditionaltransistorsaremadeofsilicon.However, since2011, silicontransistorshaveapproachedtheatomiclevelandreachedthephysicallimit.Duetothenaturalpropertiesofthismaterial, itisdifficultforsilicontransistorstoachievebreakthroughdevelopmentsintheiroperatingspeedandperformance.

Les chercheurs d'IBM ont placé plus de 10 000 nanotransistors en carbone sur une puce en silicium. Les électrons des nanotransistors en carbone fonctionnent plus rapidement que les dispositifs en silicium.

Researchershavefoundthatelectronsareeasilydrawnintotheairaftertheyaretrappedintoasemiconductorwithalayerofoxideormetalattheinterface.Theelectronshiddenattheinterfacewillformalayerofcharge.Moreover, theCoulombrepulsionbetweenthechargedparticlesinsidetheelectronlayerwillalsomaketheelectronseasilyreleasedfromthesilicon.Byapplyingasmallamountofvoltage, theyeffectivelyextractedelectronsfromthesiliconstructure, andthenplacedtheelectronsintheair, allowingthemtotravelinnano-scalechannelswithoutencounteringanycollisionsoroccurrences.Scattering.

Applications biologiques

Moore'slawsometimesappliestogreentechnologyproducts.Forexample, considertheDNAsequencer-oneofthecoretoolsofgreentechnology.In1977, FredSangertooktheleadinsequencingacompleteviralgenomecontainingfivethousandbasepairs; andtwenty-fiveyearslater, peoplewereThehumangenomewassequenced.TheoutputofbasepairsfollowsMoore'sLaw, butthecostofsequencingisnot.Thecostofsequencingthehumangenomefarexceedsthatoftheviralgenome.Theexistingsequencercanbedescribedasaningeniouswork, butitiscumbersomeandexpensive.TheyusewetchemistrytoprocessDNAmoleculesinbatches.Thecostofchemicalreagentsisasexpensiveasthemachine.Whatbiologynowneedsissingle-moleculesequencing, thatis, processingonemoleculeatatimeandsequencingusingphysicalratherthanchemicalmethods.Inventingthismachineisthebusinessofphysicists, whousegraytechnologytosupportgreentechnology.Thosewhoinventthismachineandmakeitworkreliablywillmakeamajorcontributiontobiology.

Simple-moleculesequencerscanbemuchfasterandcheaperthanexistingsequencers.Itmaybeassmallandagileasanexistinglaptopcomputer.ItcanprocessDNAmoleculesasquicklyasaDNApolymerasethatconvertssinglestrandsintodoublestrands, andreadbasesintocomputermemoryatarateofonethousandpairspersecond.Atthisspeed, asinglemachinecanreadacompletehumangenomewithinamonth.Withalotofhardworkandalittleluck, wewillcontinuetoimprovethesingle-moleculesequencer, sothatthescopeofapplicationofMoore'sLawcanbeexpandedintothefuture-everytenyears, thesequencingspeedwillbeincreasedbyonehundredtimes, andtheequipmentcostwillbereducedbyonehundredtimes.Forgreentechnology, thiswillWhatdoesitmean? Uptonow, wehavesequencedthegenomesofmorethan100species (mostofwhicharemicroorganisms), andmeasuredatotalofabout10billionbasepairs.Thebiosphereofourplanetcontainsabouttenmillionspecies, andtheirgenomescontainabouttentrillionbasepairsintotal.Expressedinthelanguageofcomputerscience, thegenomesofallspeciesontheplanetadduptomillionsofgigabytesofdata .Thisda tabaseisbasicallythesamesizeassomeotherexistingdatabases.Wealreadyknowhowtostoreandsearchadatabaseofthissize.Butbeforethesegenomescanbesequenced, thebiospheremustbeexploredandthespecieswithinitmustbedetermined.IfMoore'sLawisstillvalidwhenappliedtoDNAsequencing, wecancompletetheDNAsequencingoftheentirebiosphereinaboutthirtyyears, andthecostwillnotbemuchhigherthanthesequencingofthehumangenome.TheBiosphereGenomeProjectwillgiveusanin-depthunderstandingofthebiosphere, justastheHumanGenomeProjecthasgivenusanin-depthunderstandingofhumanbiology.Whetheritisforunderstandingthebiosphereorprotectingthebiosphere, thesequencingofthousandsofspecieswillbeagoodstart.Ifweunderstandwhatisinthebiosphere, wewillhaveagreaterchancetoprotectit.

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