ראשי > כללי > היש נביא בעירו? על חוק מוּר ומה שהוא באמת חוזה

היש נביא בעירו? על חוק מוּר ומה שהוא באמת חוזה

ב-19 באפריל 1965 פרסם במגזין 'electronics' דוקטור לכימיה-פיזיקלית בשם גורדון אי. מוּר (Moore) מאמר מעניין. המאמר דן בכמות הרכיבים החשמליים שניתן לשים על מעגל משולב אחד ומציע תחזית לעלייה בכמות הזאת בעשר השנים הבאות (קישור למאמר המקורי בגרסת פד"ף): הכפלה של כמות הרכיבים בכל שנה. כיום, 46 שנים לאחר מכן, התחזית עדיין תקפה. מספר הטרנזיסטורים המרכיבים את המעבד במחשב גדל פי 2 כל 18 חודשים לערך (ראו איור 1). תחזית זאת קיבלה בסביבות 1970 את השם 'חוק מור' והיא אחד הרעיונות המצוטטים ביותר בתוך הקהילה הטכנולוגית. אך מה באמת חוזה חוק מור? האם הוא באמת חוזה את העתיד? האם התגלה חוק בסיסי בהתקדמות טכנולוגית-כלכלית?

חוק מור

איור 1: חוק מור. מספר הטרנזיסטורים על מעבד משנות ה-70 ועד שנת 2008. ניתן למתוח קו ישר דרך התוצאות כאשר מציגים אותם בסקלה לוגריתמית. המקור לתמונה: ויקיפדיה לשם הועלתה ע"י המשתמש Wgsimon.

לא זוכרים מה זה טרנזיסטור? אפשר לעיין כאן (עברית, באמצע) או כאן (אנגלית).

מדוע יש עניין במספר רב של טרנזיסטורים על גבי המעגל המשולב? ככל שנוכל להדפיס טרנזיסטורים בצפיפות גדולה יותר כך נוכל לבנות את אותם המעגלים בשימוש בשטח קטן יותר על פרוסת הסיליקון, שטח ששווה כסף. כמו כן, ככל שהטרנזיסטורים קטנים יותר כך מהירות המיתוג של השערים הלוגיים גבוהה יותר והמעבד מהיר יותר (זה לא לגמרי נכון בטרנזיסטורים החדישים ביותר, אבל זה לא חשוב לדיון). באופן מסורתי, גודלו של טרנזיסטור נמדד לפי רוחב השער שלו (gate). השער הוא האלקטרודה שעליה מופעל מתח חשמלי שקובע האם הטרנזיסטור יהיה פתוח או סגור. רוחב השער במעבדים של אינטל בשנת 2009 היה 32 ננומטר! (ננומטר הוא מיליונית המילימטר – כלומר השער קטן פי 2000 בערך מקוטר שערה).

כעת נחזור לחוק מור. התחזית שלו הסתמכה על אקסטרפולציה של המגמה שנחזתה בשלוש שנים שקדמו לכתיבת המאמר. בנוסף, דן המאמר בהשלכות הכלכליות החיובית של מגמה זאת – מחשב בזול לכל דורש. בעת כתיבת המאמר היה מור ראש מעבדות פיירצ'יילד לפיתוח ומחקר בתחום המוליכים למחצה שיצרה את המעגל המודפס המסחרי הראשון, בשיתוף עם חברת טקסס-אינסטרומנטס, ארבע שנים קודם לכן. שלוש שנים לאחר פרסום המאמר היה שותף מוּר בהקמת חברת הענק (דהיום) אינטל.

אינטל קריית-גת
תמונה 2: המפעל של אינטל בקריית גת כפי שצולם ב-2008 על ידי ארכיון קריית גת והועלה לויקיפדיה.

יש לשים לב שחוק זה אינו חוק מדעי שמנסה להסביר את התנהגות הטבע (כחוקי ניוטון למשל), אלא תצפית על התקדמות הטכנולוגיה באווירה הכלכלית השלטת בתחום שנים מסוים. בזמן ניסוח הטענה לא היה כל הגיון שעמד מאחוריה. כמו כן, הניסוח של החוק עבר כמה שינויים במשך השנים כדי להתאים למציאות. במאמר המקורי דובר על הכפלה כל שנה אך 10 שנים לאחר מכן עודכן המספר ע"י מור לשנתיים ולבסוף נקבע על 18 חודשים.

אם כן, מדוע הוא עובד כל השנים הללו? לאחר קריאה בנושא ושיחות שניהלתי עם אנשים העובדים בתחום, דעתי היא שחוק מור מתפקד כנבואה שמגשימה את עצמה. החוק מנוסח בצורה כה פשוטה וזכה לפופולאריות כה גדולה מתחילתה של תעשיית המיקרואלקטרוניקה, עד כי הוא שימש למהנדסים (או למנהלים האוחזים בשוט) כיעד לכוון אליו. החוק אולי גם שימש כסוג של מנגנון בקרה הדואג להנציח את עצמו. אם אנחנו עומדים ביעד, הלחץ לפיתוחים חדשים נמוך ואם אנחנו רחוקים מהיעד, הלחץ לפיתוחים חדשים גבוה. עלי לסייג דברים אלה מכיוון שאיני מביא סימוכין היסטוריים התומכים ברעיון, אך אוסיף שאיני היחיד שחושב כך.

האם החוק יחזיק לנצח? ובכן, הדעות חלוקות. מצד אחד החוק כבר הוספד פעמים רבות בעבר והבדיחה היא שהתחזית שהחוק ישבר תוך 10 שנים רצה חזק כבר 30 שנים. יש להבין שבמשך השנים נתקלו המדענים והמהנדסים באינספור בעיות שנראו בזמנו כבלתי פתירות, אך תמיד נמצאו פתרונות גאוניים ויצירתיים: אם בשימוש בחומרים חדשים, ארכיטקטורות שונות של הטרנזיסטורים והמעגלים או המצאת שיטות ייצור פורצות דרך. קצרה היריעה מלהכיל את הסיפור כולו. אך עם זאת, יש גם לשים לב שהטרנזיסטורים כבר מגיעים לגדלים בלתי נתפסים (קטנים מ-32 ננומטר). גדלים שיגיעו בקרוב לגבול הקוונטי שבו התנהגות החומר שונה. לדוגמא, בעתיד יתעורר הצורך להתמודד עם תופעות של מנהור קוונטי של אלקטרונים שיפגמו בפעולת הטרנזיסטורים. לדעת רבים (כולל מור עצמו) זהו גבול שלא ניתן לעבור אותו והחוק יישבר.

בין אם חוק מור יישבר או בין אם יישאר אתנו עוד שנים רבות אני רואה בו דבר מבורך. בדומה לסופרי המדע הבדיוני שרעיונותיהם שימשו השראה להמצאות טכנולוגיות, כך במשך השנים שימש חוק מור כמגדלור שסימן למהנדסים יעד ומשך אותם להישגים אדירים. ובדומה לנאומו המפורסם של הנשיא האמריקאי ג'ון פ. קנדי שבו הכריז על תאריך יעד שבו תנחית ארה"ב אדם על הירח והיה בין הגורמים לכך שזה באמת קרה, כך גם תעשיית המיקרואלקטרוניקה מתעקשת שלא לאכזב את נביאה מור.

לקריאה נוספת:

The Mythology of Moore's Law – Tom R. Halfhill

עובדות משעשעות על גודלם הזעיר של טרנזיסטורים מהאתר של אינטל (גרסת פד"ף).

Fun facts: exactly how small (and cool) is 22 nanometers?

————————————————————————

הרשימה פורסמה במקור באתר שפינוזה זצ"ל לפני כשנתיים-שלוש. העלתי אותה לכאן לאחר עריכה קלה.

מודעות פרסומת
  1. דניאל ר
    18/01/2013 בשעה 10:31 pm

    צודק 1000%.
    אינטל גם הולכת להרים כמה תעשיות חדשות כשהיא תמזער את גודל הרכיב ל-12 ננומטר: ליתוגרפיה בקרינה אולטרה-סגולה "קשה", בוואקום, זה טוב למדע כי זה מוזיל את מחיר הציוד מהסוג הזה.

  2. 19/01/2013 בשעה 12:25 am

    מה זה?! רק 1000 אחוז? לכלכת!
    ואגב, בדיוק קראתי בידען שהחבר שלך ליאו גרוס מציריך זכה באיזה פרס וניזכרתי בך 🙂

  1. No trackbacks yet.

כתיבת תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s

%d בלוגרים אהבו את זה: