Moorov zákon platí od roku 1965 a vyslovil ho Gordon E. Moore, neskorší zakladateľ spoločnosti Intel. Podľa jeho, približne každých 18 mesiacov sa zdvojnásobí počet tranzistorov na integrovanom obvode, pričom cena ostáva zachovaná. V podstate sa tak zdvojnásobuje výpočetný výkon procesorov, no v posledných rokoch toto tvrdenie už nie je tak presné a tento odhad sa musel presunúť na každých 24 mesiacov. 

Aj tu sú však už určité obmedzenia, ktoré pramenia predovšetkým z materiálov, ktoré sa na stavbu procesorov využívajú. Kým v roku 1971 mal procesor Intel 4004 2300 tranzistorov a bol vyrobený 10 mikrometrovou technológiou, tak súčasné procesory AMD Epyc ich majú až 19 miliárd a čip je vyrobený 7 nm technológiou.

Koniec platnosti zákona sa však nezadržateľne blíži a mnoho odborníkov predpovedá, že hranica výrobného procesu neklesne pod 3 nm. Aj to bude vyžadovať veľa úsilia, aby sa takto vysokoefektívny proces vôbec docielil.

Max Roser/Wikipedia

Tempo rastu klesá

Čím väčší je počet tranzistorov na čipe, tým je výkonnejší. Ich obrovský počet však prispieva k niekoľkým obmedzeniam, vďaka čomu sa tempo rastu navyšovania výkonu spomalilo – uvádza portál Interesting Engineering.

Za spomalením rastu sú dva hlavné dôvody, ktoré sú navzájom prepojené. Prvým je počet tranzistorov. Nakoľko je výrobný proces veľmi úsporný, tak je úsporný aj samotný čip, nakoľko jednotlivé tranzistory medzi sebou prenášajú elektrický prúd na kratšiu vzdialenosť. To však produkuje teplo, ktoré postupne opotrebuje jednotlivé súčiastky.

Zobraziť celú galériu (2)

Unsplash

Z tohto dôvodu sa musí znižovať napätie na procesore, čím sa zároveň obmedzí aj výkon čipu. Druhým dôvodom sú ekonomické náklady. Zdvojnásobenie počtu tranzistorov navýši aj vyprodukované teplo, hoci nepriamo úmerne. A to je potrebné uchladiť. V domácich podmienkach to je možno irelevantné, no v podnikoch a veľkých dátových úložiskách ide o položku, ktorá sa stále zvyšuje a postupne sa stáva neudržateľnou.

Výrobcovia čipov sa otázke Moorovho zákona venujú už niekoľko rokov

Že sa blížime k hranici materiálu, si v tomto prípade kremíka uvedomujú aj samotní výrobcovia. Existuje niekoľko výskumov, ktoré hľadajú alternatívny materiál a medzi nimi sa nachádza aj gálium. Ide o oveľa efektívnejší materiál, ktorý nestráca toľko energie a v súčasnosti sa využíva hlavne vo fotonike. Jeho cena je však oproti kremíku výrazne vyššia a ešte nie je známe, akú spoľahlivosť by mali procesory a čipy vyrobené z tohto materiálu.

Nateraz sa tak zdá, že riešenie neexistuje, no je to len otázkou času. Aby sa však nezastavilo aspoň ako-také zvyšovanie výkonu, môžeme sa tešiť (?) na navyšovanie počtu jadier, prípadne rozšíreniu socketov, ktoré pojmú viacero procesorov naraz.

Jedno je však isté, časy kremíku ako hlavného materiálu na výrobu čipov sú spočítané. Nájsť nové riešenie je tak nevyhnutné, nakoľko sa dnes procesory využívajú v nespočetnom množstve zariadení a nie sú len výsadou počítačov či smartfónov.