Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu

„Výkon počítačů roste už 50 let podle mého zákona!“ diví se Gordon Moore

aktualizováno 
Gordon Moore v roce 1965 předpověděl, že počet tranzistorů se každých deset let zvýší tisícinásobně. Ale sám byl překvapený, že jeho „zákon“ exponenciálního růstu výkonu vydržel v platnosti půl století. Firmy, které nestíhaly dostatečně rychle inovovat, nepřežily.

Gordon Moore v roce 1965 předpověděl rapidní nárůst počítačového výkonu i miniaturizaci procesorů. Sám byl ale překvapen, jak dlouho zůstal „Mooreův zákon v platnosti“. | foto: Intel

„Každý rok se počet tranzistorů na čipu zdvojnásobil, a tento trend bude pokračovat i v dohledné budoucnosti,“ napsal v roce 1965 Gordon Moore. Ale nečekal, že tato zákonitost exponenciálního růstu bude platit i o padesát let později, kdy už tranzistory na čipu počítáme nikoli na jednotky, ale na miliardy.

Každých deset let stoupne podle Moorova zákona výkon počítačů tisícinásobně

Každých deset let stoupne podle Moorova zákona výkon počítačů tisícinásobně

Takzvaný Mooreův zákon měl v různých dobách různý vliv. „Na začátku to byl jen způsob, jak ukázat rychlost vývoje. Vyráběly se stále složitější čipy. Mohl jste si udělat graf a říct: ano, skutečně jsou stále složitější,“ říká Moore.

Ale postupně se z Mooreova zákona stalo měřítko, podle kterého si jednotliví hráči v oboru určovali, zda drží krok, nebo technologicky zaostávají. „Aby zůstali na špičce a získali z polovodičové technologie maximální výhody, museli inovovat tak rychle, jak předvídal tento zákon. Museli vytvářet větší čipy z menších součástek v tempu, které tento zákon určoval,“ rekapituluje Moore. „Takže se změnil z ukazatele vývoje na něco, co hnalo vývoj vpřed. Pokud jste nebyli alespoň takto rychlí, tak jste zaostávali.“

Jak jste přišel na myšlenku, že počet tranzistorů na čipu se zdvojnásobí každý rok?
Počátkem 60. let jsme vyvíjeli polovodičové technologie a zvyšovali jejich praktickou použitelnost. Bylo těžké tyto polovodiče implementovat za použití nástrojů, které jsme tehdy měli k dispozici. Stal jsem se ředitelem výzkumu a vývoje u firmy Fairchild Semiconductor. Měl jsem na starost běh laboratoře. Hledali jsme, co by se dalo udělat s novou a stále vylepšovanou technologií.

Pak se mě zeptal Electronics Magazine, zda bych mohl pro jejich 35. výročí napsat článek, který bude předpovídat, co se v oblasti polovodičů přihodí v příštích deseti letech.

Využil jsem této příležitosti, abych se podíval, co se vlastně povedlo do té doby. To bylo v roce 1964, aspoň myslím (článek vyšel v roce 1965, pozn. red.). Podíval jsem se na pár čipů, které jsme udělali. Všiml jsem si, že od jednoho tranzistoru na čipu jsme pokročili k čipu s osmi součástkami (tranzistory a rezistory).

Původní nákres Gordona Moorea z roku 1964-1965
Mooreův odhad nákladů a počtu prvků na čipu (z roku 1965)

Původní nákres Gordona Moorea z roku 1964-1965 a jeho publikovaná verze

A ještě novější čipy, které právě šly na trh, měly dvakrát více součástek, přibližně šestnáct. V laboratoři jsme už pracovali na čipech se 30 prvky a právě jsme teoreticky zkoumali, jak navrhnout čip s přibližně 60 prvky. No a když jsem ty údaje zakreslil na semilogaritmický papír, počínaje jednoduchým tranzistorem z roku 1959, zjistil jsem, že se v podstatě každý rok zdvojnásobil počet tranzistorů na čipu.

Moorův zákon

„Každý rok dojde ke zdvojnásobení počtu tranzistorů na čipu.“

To znamená, že každých deset let stoupne výkon počítačů přibližně tisícinásobně.

Odvážil jsem se nabídnout divokou extrapolaci a napsal jsem, že od 60 tranzistorů na čipu dojdeme za deset let k 60 tisícům tranzistorů na čipu.

Chtěl jsem tím jen objasnit, jakým směrem a jakou rychlostí se tento obor ubírá. A bude to obor ekonomicky velmi efektivní, což tehdy pravda nebyla. Výroba prvních integrovaných obvodů byla opravdu drahá, mnohem dražší než složení obvodu ze samostatných komponent.

Ale trend směrem k levnější výrobě byl zřetelný. To byl můj skutečný cíl: sdělit, že máme technologii, která udělá z elektroniky levnou záležitost. Ale v žádném případě jsem nečekal, že se moje předpověď o násobném růstu až do řádu desetitisíců vyplní.

Myslel jsem, že jen naznačuji obecný trend. Ale ve skutečnosti to byla předpověď přesnější, než jsem mohl tušit. O deset let později se počet prvků na čipu zdvojnásobil - no jestli ne desetkrát, tak určitě devětkrát (tedy počet čipů narostl za deset let minimálně 512krát, pozn. red.). Jeden z mých kolegů, myslím, že to byl Carver Mead, profesor na Cal Tech, tento trend nazval „Mooreův zákon“. A tento „zákon“ zůstal v platnosti déle, než jsem mohl tušit.

Nečekal jste tedy, že bude toto pravidlo platné příštích padesát let. Jak dlouho jste předpokládal, že by exponenciální růst mohl trvat? A jak dlouho si myslíte, že to bude pokračovat?
V roce 1965 a když jsem svá pozorování aktualizoval v roce 1975, jsem neodhadoval, kdy by tento trend mohl skončit. A to je dobře, protože jsem si jistý, že bych to dost podcenil. Počítačový průmysl byl neobyčejně kreativní ve zvyšování složitosti čipů. Je těžké uvěřit, aspoň pro mě, že nyní hovoříme o miliardách tranzistorů na jednom čipu a ne třeba o desítkách, stovkách a tisících.

Ukázalo se, že v této technologii byl mnohem větší příslib růstu, než bych si v roce 1965 nebo 1975 myslel. A ještě není zřejmé, kdy by tento rapidní růst měl skončit.

„Z Moorova zákona, který původně jen zaznamenával růst, se stal přímo hnací pohon toho růstu.“

Dopad Moorova zákona se v průběhu času měnil. Na začátku to byl jen způsob, jak mapovat náš pokrok. Lidé dělali komplexnější čipy. Tak jsme to zakreslili a řekli si: jo, složitost pořád roste.

Ale později se z Moorova zákona stalo něco, co všechny firmy v oboru považovaly za obecně uznávané tempo inovace. Pokud jste nechtěli za ostatními zaostat, tak to byla rychlost růstu, kterou jste plánovali. Aby se udrželi na špičce, kde lze využít všech výhod polovodičů, museli výrobci růst tak rychle, jak to předpovídal Moorův zákon.

Existuje několik technologií, které by mohly časem nahradí křemík v oblasti výpočetní techniky. Které mají největší potenciál?
Já jsem stále znovu ohromen inovacemi, se kterými firmy přicházejí, aby udržely krok s Moorovým zákonem. Ale s tímto dotazem lépe uspějete u lidí, kteří se dnes těmi otázkami zabývají v Intelu a dalších firmách.

Mnoho inovací přišlo na svět právě kvůli Mooreovu zákonu. Která z nich vás překvapila nejvíce?
V tom článku z roku 1965 (PDF) jsem předpověděl celou řadu věcí, od hodinek přes osobní počítače až po radary na principu fázového posunu. Když si ten článek teď zpětně čtu, jsem sám překvapen, kolik těch věcí se vyplnilo. Inovace, která mě opravdu překvapila a kterou jsem vůbec nečekal? Určitě celosvětová síť internet. Věděli jsme samozřejmě už tehdy, že počítače jsou užitečné. Věděli jsme, že se budou stále zdokonalovat. Ale neuvědomil jsem si tehdy, jak důležitou roli budou počítače hrát v komunikaci, o což se postaral a stará hlavně internet. Nevím o žádné jiné inovaci, která by se s tím dala srovnat.

Lidé by měli podnikat, protože chtějí něco změnit, ne naopak

Zakladatelé společnosti Intel u plánu procesoru 8080 v roce 1978: zleva Andy Grove (CEO Intelu), Robert Nyoce a Gordon Moore

Zakladatelé společnosti Intel u plánu procesoru 8080 v roce 1978: zleva Andy Grove (CEO Intelu), Robert Nyoce a Gordon Moore

Proč jste s Robertem Noycem založil Intel Corporation?
Když Bob Noyce, který byl logickým kandidátem na post šéfa společnosti Fairchild Camera, kde pracoval, zjistil, že má být místo toho najat někdo jiný, rozhodl se odejít. A já odešel, protože jsem očekával změny spojené s novým vedením a nechtěl jsem na ně čekat. Takže jsme spolu odešli a hledali něco nového. V polovodičové paměti jsme viděli příležitost, aby produkt téměř libovolné složitosti, které by mohly být použity ve všech digitálních systémů, a že by se změnila vliv ze sestavy low-cost zpět na chytrost zpracování křemíku. S touto myšlenkou jsme začali podnikat. (odpověď z článku G. Moora z roku 1994 v časopise Engineering & Sicence, PDF, pozn. red.)

Sám jste řekl, že podnikat jste začal v podstatě náhodou. Co radíte lidem, kteří zakládají firmu dnes?
Nejsem si jistý, že jsem ten, kdo by měl radit. Mám pocit, že je dobré rozpoznat, o kterou oblast máte zájem, ve které chcete něco dokázat. Přijde mi, že hodně podnikatelů na to jde dneska obráceně. Rozhodnou se, že budou podnikat, a pak hledají nápad, který by k tomu mohli využít. Z některých se stanou velké firmy. Ale z mnoha takových firem se vyklube jen krátkodobá senzace, užijí si svých 15 minut slávy a pak je nahradí něco jiného. Kdybych měl současným začínajícím podnikatelům radit, doporučil bych jim promyslet dlouhodobý cíl podnikání, nikoli jen snažit se o krátkodobý úspěch.

Co si myslíte o vlivu technologií na přírodu?
Nevím moc o celkovém dopadu, ale mohu dát konkrétní příklad. Nadace, kterou jsem se ženou Betty založil, se zabývá především vědou a ochranou životního prostředí. Snažíme se přispět k řešení důležitých problémů. V oblasti přírodních věd podporujeme například zkoumání mořské mikrobiologie. Mikroflóra oceánu je nesmírně rozmanitá a důležitá, ale dříve bylo technologicky obtížné ji zkoumat. Ale schopnost číst genetický kód to změnila. Díky tomu jsme se asi s tuctem předních vědců z oboru mohli v mořské biologii pustit do něčeho velkého. Tím jsme to snad dali do pohybu. Stává se z toho celkem významný obor v biologickém výzkumu. Díky nadační podpoře se věci daly do pohybu rychleji, než by tomu bylo jinak.

Časová osa Mooreova zákona do roku 2005

Časová osa Mooreova zákona do roku 2005

Byl by Intel tam, kde je dnes, bez jeho vedoucí pozice při „následování“ Moorova zákona?
Ne. A když se mě někdo zeptá, co je moje poselství současným zaměstnancům Intelu, říkám jim: udržujte si tempo a pokračujte pořád dál. Existuje mnoho překážek, které musí být překonány, aby se tuto rychlost růstu podařilo udržet. Takže jim říkám, aby si uchovali motivaci a pokračovali v cestě kupředu. To je to, v čem tkví úspěch Intelu. Pokračovat. Až na samou hranici možného. Je třeba neustále tlačit na hranici možného.

Fotogalerie

Jaký je význam vzdělání v technologickém průmyslu?
Já si myslím, že neustálý přísun vzdělaných inženýrů a vědců je pro společnosti jako Intel živá voda. Ale to jen v případě, že z univerzit vychází lidé s dovednostmi, které potřebujeme. Dobré nápady přicházejí často od mladých inženýrů, tak to bylo a bude vždycky. Právě oni mívají potřebnou odvahu k vytváření kvalitativně nových a produktů a procesů. My starší už máme pocit, že jsme viděli a zažili všechno. A tak trochu přicházíme o kreativitu. Takže jsem přesvědčen, že univerzity jsou důležitou podmínkou dlouhodobě úspěšného rozvoje technologií. A naopak, společnosti jako Intel jsou důležitou podmínkou úspěšného rozvoje univerzit.

Má Mooreův zákon nějaký fyzikální základ?
V roce 1965 jsem se jen snažil ukázat, jak se polovodiče vyvíjejí. V té době nebylo na pohled zřejmé, jak jsou výhodné z hlediska nákladů. Integrované obvody byly podstatně dražší než stejný obvod sestavený z jednotlivých komponent. Ale už v té době se dalo odhadovat, že jednou budou levnější. To byl můj skutečný cíl: jednoduše vysvětlit, že máme technologii, která zlevní elektroniku. Ale sám jsem nečekal, že to bude příliš přesný odhad - že opravdu dojde ke zdvojnásobení výkonu každý rok a tisícinásobnému zvyšování složitosti.

Na který z vašich úspěchů byste chtěl, aby lidé vzpomínali především? 
Je těžké vybrat si jeden jediný úspěch, na který jsem nejvíce hrdý. Možná, že můj největší úspěch bylo založení společnosti Intel.

Kolik lidí zná Moorův zákon?
Je až neuvěřitelné, kolikrát se dá narazit na zmínku o Mooreově zákoně. Zkoušel jsem si googlovat „Mooreův zákon“ a „Murphyho zákony“ a Moore Murphyho překonal nejméně dva ku jedné.

Konec platnosti Mooreova zákona? Prý za sedm let

„Mooreův zákon je ekonomické pozorování stejně tak jako fyzikální,“ domnívá se Stacy Smith, finanční ředitelka společnosti Intel. Právě klesající cena výroby tranzistoru umožnila udržet rychlé tempo zvyšování výkonu.“

Ale toto tempo možná nepůjde udržet trvale. V současné době pracuje Intel se 14nanometrovou technologií, která nahradila dosud používanou 22nanometrovou. To jsou rozměry menší, než je buňka typického viru.

Nyní Intel pracuje na vývoji 10nanometrové technologie, která by mohla jít do produkce v roce 2016. V laboratořích už zkoumají i 7nm, pokud půjde vše hladce, mohly by tyto procesory přijít na trh kolem roku 2018.

Ale dál zatím nikdo nedohlédne. Pokud by platil Moorův zákon, budou v roce 2022 čipy postavené na 5nm technologii. A pak narazí miniaturizace na své fyzikální limity. „Pak už nemůžeme čekat takové zrychlování, jako doposud,“ domnívá se Robert Colwell z americké DARPA. „Výkon poroste třeba padesátkrát, nikoli 3500krát za 30 let.“ DARPA podle něj má v hledáčku desítky technologií, které by mohly exponenciální vývoj nahradit, ale nevypadají prý zatím moc slibně.

Už v minulosti to ale opakovaně vypadalo, že se rapidní růst výkonu počítačů zastaví, a zatím se vždy podařilo jej udržet. Uvidíme, jestli se Moorův zákon dočká 60. výročí navzdory pesimistickým předpovědím. Někteří na to spoléhají, a firmy, které procesory vyrábějí (Intel, Samsung, GlobalFoundries a Taiwan Semiconductor) investují miliardy dolarů do vývoje a miniaturizace.

Autoři:


Témata: Intel




Hlavní zprávy

Akční letáky
Akční letáky

Všechny akční letáky na jednom místě!

Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2016 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je součástí koncernu AGROFERT ovládaného Ing. Andrejem Babišem.