В футуризме действует правило: "Вы можете сказать "что" или "когда", но не то и другое сразу". Что сделало эссе Мура таким дельфийским и ослепительным, так это его предсказание того, как чудеса интегрированной электроники будут разрабатываться с течением времени. К своей журнальной статье он приложил график. С годом на горизонтальной оси и логарифмом количества компонентов в интегральной схеме на вертикальной оси, график отображал всего четыре точки данных - количество транзисторов в интегральных схемах в 1962, 1963, 1964 и 1965 годах. Эти точки образовали почти прямую диагональную линию под углом 45 градусов, пересекающую график, указывая на то, что количество компонентов удваивалось каждый год, начиная с 23 или 8 транзисторов, продолжая 24 и заканчивая 26 или 64 транзисторами. Переворот Мура заключался в том, чтобы смело продлить линию до 1975 года, когда на одном чипе будет записано 216 или 65 000 транзисторов. Этот подвиг был достигнут в указанном году в лаборатории IBM.
На практике темп ежегодного удвоения замедлился до конечного темпа в полтора года, а затем до 24 месяцев. Как я пишу в 2022 году, после 33 удвоений с 1962 года, чип Flash RAM с 16 миллиардами транзисторов приближается к 24-месячному темпу прогресса, который теперь известен как закон Мура.
В последние годы многие предсказывали предполагаемый конец закона Мура, поскольку туннелирование электронов и другие факторы ограничивают возможности уменьшения размеров микросхем. Однако оказалось, что закон Мура — это не просто механическое упражнение. Сейчас инженеры разрабатывают архитектуры, позволяющие довести объем памяти до терабитов или триллионов бит. Компания под названием Cerebras полностью избежала ограничений, накладываемых микросхемами, и вписала и соединила около 5,2 триллиона транзисторов на 12-дюймовой пластине.
Кривые обучения являются наиболее фундаментальным фактом капиталистического роста, и, как мы видели, закон Мура и теория кривых обучения на самом деле представляют собой одно и то же явление, измеренное разными способами; именно закон Мура объясняет то, что мы называем информационной революцией, проявившейся в интернете, облаке данных и смартфоне.
Закон Мура лежит на пересечении кривых обучения с квантовой физикой. Высшей наукой о полупроводниках является квантовая механика, а не термодинамика. Вместо того чтобы управлять материей извне - поднимать ее против гравитации, перемещать против трения, плавить или сжигать, чтобы изменить ее форму или фазу - Мур и его команда научились манипулировать материей изнутри ее атомной и молекулярной структуры. В микромире, как провозгласил Ричард Фейнман в знаменитой речи в Калтехе в 1959 году, «есть много места внизу».
Закон Мура был представлен мне и всему миру Карвером Мидом, физиком-инженером-пророком из Калтеха, который был в аудитории во время выступления Фейнмана. Мид предоставил ключевые исследования, лежащие в основе этого явления, и назвал его в честь Гордона Мура.
Мид рассказывает: "В то время я консультировал компанию Fairchild. Гордон - человек раннего утра, а я - раннего утра, поэтому он приходил в лабораторию Fairchild, которая тогда находилась в Пало-Альто, рано. И всегда было одно и то же - я приходил к нему в офис, а он был единственным, кто был рядом. Так что у нас было около часа до начала работы.
Однажды утром я вошел к нему, и он сказал: "Что вы думаете об этом?". И он протянул картинку, на которой было изображено возрастание сложности чипов с течением времени. У него было по одной картинке за каждый год, и он провел через них линию, которая представляла собой экспоненциальный рост. А затем он просто продлил пунктирную линию от нее".
Как вспоминает Мид, "я сказал: "Ух ты, как здорово". "
Гордон ответил: "Вы работаете над туннелированием электронов, не так ли?".
"Да".
"А туннелирование - это то, что происходит, когда все становится маленьким?"
Действительно, туннелирование электронов - это причудливый квантовый эффект, при котором в определенных условиях электроны могут спонтанно проникать через потенциальные барьеры, через которые они не могли проникнуть или преодолеть при прежнем ньютоновском режиме.
"Да, - сказал Мид, - туннелирование происходит, когда вещи очень малы".
"А разве это не ограничивает размеры транзистора?".
Мид ответил: "Да, конечно, будет".
И он сказал: "Насколько это мало?".
"Единственное, что я мог сказать на данный момент, это то, что затвор транзистора, вход, не может начать потреблять большой ток, иначе вы больше не сможете использовать его в качестве входа." Он будет протекать. "Он начнет потреблять ток, когда оксид затвора опустится до 50 ангстрем".
Ангстрем - это десятая часть нанометра, то есть миллиардная часть метра.
"Это становится довольно тонким", - сказал Мур.