Закон успешной комбинации
АрхивДо появления на свет корпорации Intel оставалось еще три года. Шел 1965-й, когда Гордон Мур, директор отдела исследований компании Fairchild Semiconductors, в заказной статье для журнала "Electronics" дал прогноз развития микроэлектроники.
В те годы микроэлектроника пребывала в эмбриональном состоянии. Странное дело, чипов тогда производилось совсем мало, о каких-либо достоверных статистических данных в этой отрасли и говорить не приходилось. Тем не менее, Мур осмелился предсказать, что количество транзисторов на чипе, будет ежегодно удваиваться.
Мало кто обратил внимание на его прогноз. Впрочем, тогда техногенные индустриальные процессы, развивающиеся по экспоненте, вообще не были известны. В самой сложной микросхеме, производившаяся в то время Fairchild, было 64 транзистора. Для сравнения, в процессорах Pentium III их около 28 миллионов.
Закон Мура не является законом природы, это скорее эмпирическое правило. Но закон ли это, или просто шаблон для оценок, он действовал в своей первичной формулировке до 1975 года. В том году, выступая на конференции "International Electron Devices Meeting", Мур немного скорректировал формулировку. Он попробовал учесть проблемы, возникавшие в производстве все более сложных чипов, и предположил, что удвоение числа транзисторов будет происходить каждые два года. Время подтвердило его правоту . Предпринимались также попытки найти "золотую середину", и сейчас часто упоминается период удвоения, равный 18 месяцам.
Несмотря на формальную размытость закона Мура, его суть и следствия не обсуждаются: цены на компьютеры падают именно потому, что их возможности возрастают. Вроде бы в этом нет ничего удивительного. Ведь, например, автомобиль Ford 1906 года выпуска, с сегодняшней точки зрения вообще не являющийся функциональным устройством, стоил в эквиваленте нынешних цен 52,6 тысяч долларов. Но повод для удивления все-таки есть. По словам Эрика Бриньолфсона (Eric Brynjolfson), экономиста из Слоуновской школы менеджмента при Массачусетском технологическом институте, "микроэлектроника - это невероятно успешная комбинация идей геометрии, физики и техники".
Почему закон Мура стал своеобразным фетишем не только для тех, кто связан с компьютерными технологиями, но и для экономистов, просто для общей американской публики? Почему он приобрел такую универсальную значимость, что его без колебаний применяют для прогнозирования роста Интернета и пропускной способности каналов связи, для предсказания увеличения емкости жестких дисков и пр.?
В двух словах так. Быстрый рост производительности и непрерывное падение цен на компьютеры беспрецедентным образом стимулировали корпорации США: их расходы на системы связи и обработки информации росли в течение последних двух десятилетий ежегодно в среднем на 24% (очередная экспонента). В 1999 году частный сектор экономики США затратил на покупку компьютеров и периферийных устройств 220 млрд. долларов - больше, чем на производственное оборудование, транспорт и любые другие предметы долгосрочного пользования.
Таким образом, считают некоторые технофилы, действие закона Мура тождественно существованию новой процветающей высокотехнологичной экономики. Компьютеры так вросли в организм американского государства, что любые признаки конца эпохи "под знаком закона Мура" могут привести к серьезнейшим последствиям. Одним из них, считают некоторые визионеры, станет всемирная депрессия, по сравнению с которой Великая депрессия 30-х покажется минутным расслаблением.
Конец закона Мура предсказывался столько раз, что всякое упоминание об этом воспринимается промышленными аналитиками как анекдот с бородой. Но нынешнее беспокойство, похоже, имеет веские основания. Чипы становятся все более емкими и сложными исключительно из-за уменьшения размеров внутренних элементов. Сейчас популярна технологическая норма 180 нм, которая определяется минимально возможной длиной канала МДП-транзистора (MOSFET). По прогнозам Semiconductor Industry Association, в 2001 году норма составит 150 нм, в 2005-м - 100 нм. Уменьшение размеров внутренней геометрии чипов - источник серьезнейших проблем, которые могут поставить закон Мура под угрозу. Вот, к примеру, две проблемы из длинного списка.
Чтобы изменять тип проводимости основного материала, кремния, в него вводятся легирующие добавки. Транзисторы продолжают уменьшаться, но заряды, с которыми они оперируют, остаются прежними. И нужные свойства материала достигаются введением все больших доз примесей. К сожалению, при достижении определенной концентрации примесных атомов, они начинают слипаться, образуя бесполезные для дела кластеры.
Другая проблема: затворы, управляющие в транзисторах потоками электронов, становятся столь узкими, что начинают проявляться квантовые эффекты. С 20-х годов известен туннельный эффект, который заключается в том, что электроны могут "перепрыгивать" через узкие зоны непроводимости. Толщина подзатворного диэлектрика в нынешних транзисторах чипа не превышает 2 нм, то есть электроны могут преодолеть этот барьер. (См. в новостях заметку "Клинопись XXI века".)Обе проблемы имеют фундаментальный характер.
Существует не менее значительное ограничение, лежащее в совсем другой плоскости. В 1995 году Мур высказал соображения, суть которых такова. В 1968 году, когда была основана Intel, покупка одной единицы оборудования для выпуска чипов, обходилась, скажем, в 12 тыс. долларов. В настоящее время единица оборудования для выпуска такого же количества чипов стоит 12 миллионов. Для того чтобы соблюдать закон Мура, Intel приходится вкладывать в свои производства ежегодно миллиарды долларов. Капитальные расходы растут быстрее доходов. Вывод прост и печален: технологический прогресс ограничивается финансовыми реалиями. Тут вам и синхрофазотроны, и сверхзвуковые пассажирские авиалайнеры, и поезда на магнитной подушке, и полеты в космос на "челноках", и прочие чудеса...
Куда бежать и где спасаться? У Мура есть соображения и на этот счет. По его мнению, известен единственный феномен, оказавший на цивилизацию влияние, с которым можно сопоставлять влияние компьютеров, - книгопечатание. Когда-то книги вырубались как скрижали, писались на папирусе и пергаменте, вырезались на деревянных досках. Как и в нынешней ситуации, прогресс был ограничен экономическими факторами. Технология печати с наборных форм стала прорывом через веками непреодолимые барьеры. Более того, когда прорыв состоялся, Гутенберг мог уйти на покой: книги сами стали средством распространения и развития книгопечатания. Сейчас книги можно печатать, а вернее, доносить до читателя практически бесплатно. Снять ограничения в развитии микропроцессорных технологий, по мнению Мура, должны в конечном счете сами компьютеры новых поколений - продуцируя новые знания, методы и технологические процессы.
