ما لا تعرفه عن قانون مور

ما هو قانون مور؟

توقع المهندس الأمريكي جوردون مور في عام 1965 أن عدد الترانزستورات لكل شريحة سيليكون يتضاعف كل عام، بالنسبة لعدد خاص من مجلة الإلكترونيات، طُلب من مور التنبؤ بالتطورات خلال العقد المقبل، مع ملاحظة أن العدد الإجمالي للمكونات في هذه الدوائر قد تضاعف تقريبًا كل عام، فقد استقراء هذا المضاعفة السنوية للعقد التالي، مقدّرًا أن الدوائر الدقيقة لعام 1975 ستحتوي على 65000 عنصر مذهل لكل شريحة.

في عام 1975 عندما بدأ معدل النمو في التباطؤ، قام مور بتعديل إطاره الزمني إلى عامين، وقانونه المعدل كان متشائما بعض الشيء، وعلى مدار ما يقرب من 50 عامًا من عام 1961، تضاعف عدد الترانزستورات كل 18 شهرًا تقريبًا، وفي وقت لاحق، أشارت المجلات بانتظام إلى قانون مور كما لو أنه لا يرحم؛ وهو قانون تكنولوجي يضمن نقوانين نيوتن للحركة.

وما جعل هذا الانفجار الهائل في تعقيد الدوائر ممكنًا؛ هو التقلص المطرد في حجم الترانزستورات على مدى عقود، حيث تم قياس أبعاد الترانزستور النموذجي في أوائل عام 2010 بشكل أكثر شيوعًا بالمليمترات في أواخر الأربعينيات من القرن الماضي بعشرات النانومتر (النانومتر يمثل واحدًا من المليار من المتر) عامل اختزال يزيد عن 100000.
كما تم تحقيق ميزات الترانزستور التي يقل قياسها عن ميكرون (ميكرومتر، أو واحد على مليون من المتر) خلال الثمانينيات، عندما بدأت رقائق ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) في تقديم سعة تخزين ميغا بايت، وفي فجر القرن الحادي والعشرين، اقترب عرض هذه الميزات من 0.1 ميكرون، مما سمح بتصنيع رقائق ذاكرة جيجابايت والمعالجات الدقيقة التي تعمل بترددات جيجاهيرتز، واستمر قانون مور في العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين بإدخال ترانزستورات ثلاثية الأبعاد بحجم عشرات النانومتر.

الترانزستورات وقانون مور:

في عام 1965، وبعد أربع سنوات من قيام شركة Fairchild Semiconductor Corporation وTexas Instruments Inc، بتسويق أول دوائرهما المتكاملة، قام مدير أبحاث Fairchild Gordon E. Moore بعمل تنبؤ في عدد خاص من مجلة Electronics، مع ملاحظة أن العدد الإجمالي للمكونات في هذه الدوائر قد تضاعف تقريبًا كل عام، فقد استقرأ هذا المضاعفة السنوية للعقد التالي، مقدّرًا أن الدوائر الدقيقة لعام 1975 ستحتوي على 65000 عنصر مذهل لكل شريحة.

أثبت التاريخ صحة مور، ومنذ ذلك الحين أصبح استقرائه الجريء مكرسًا كقانون مور – على الرغم من إطالة فترة المضاعفة إلى 18 شهرًا في منتصف السبعينيات، مما جعل هذا الانفجار الهائل في تعقيد الدارات ممكنًا هو تقلص حجم الترانزستورات بشكل مطرد على مدى عقود.
وقياساً بالملليمترات في أواخر الأربعينيات من القرن الماضي، كانت أبعاد الترانزستور النموذجي عادةً حوالي 10 نانومتر، وهو عامل اختزال يزيد عن 100000، كما تم الحصول على ميزات الترانزستور دون ميكرون خلال الثمانينيات، عندما بدأت رقائق ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) في تقديم سعة تخزين ميجابت، وفي فجر القرن الحادي والعشرين، اقترب عرض هذه الميزات من 0.1 ميكرون، مما سمح بتصنيع شرائح ذاكرة جيجابت ومعالجات دقيقة تعمل بترددات جيجاهيرتز، واستمر قانون مور في العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين بإدخال ترانزستورات ثلاثية الأبعاد بحجم عشرات النانومتر.

لقد تقلص حجم الترانزستورات، وانخفضت تكلفتها بالمقابل من عشرات الدولارات للقطعة الواحدة إلى جزء من الألف من بنس واحد، كما كان مور مولعًا بالقول، ويتم إنتاج المزيد من الترانزستورات سنويًا أكثر من قطرات المطر فوق كاليفورنيا، وتكلفة إنشاء واحدة أقل من تكلفة طباعة حرف واحد على صفحة الكتاب، حيث إنها إلى حد بعيد أكثر القطع الأثرية البشرية شيوعًا على هذا الكوكب، كما تترسخ الترانزستورات بعمق في كل شيء إلكتروني، وهي تتخلل الحياة الحديثة تقريبًا كما تتغلغل الجزيئات في المادة، ويمكن العثور على معدات رخيصة ومحمولة وموثوقة تعتمد على هذا الجهاز الرائع في أي قرية وقرية صغيرة في العالم تقريبًا، هذا الاختراع الصغير من خلال جعل عصر المعلومات ممكنًا، حول العالم إلى مجتمع عالمي حقًا، مما جعله مكانًا أكثر ارتباطًا من أي وقت مضى.

قانون مور الثاني:

ينص قانون مور الثاني، المعروف أيضًا باسم قانون روك، على أن تكلفة مصنع تصنيع رقائق أشباه الموصلات تتضاعف كل أربع سنوات، مع انخفاض تكلفة طاقة الكمبيوتر للمستهلك، وتتبع تكلفة التزام المنتجين بقانون مور اتجاهًا معاكسًا.

زادت تكاليف البحث والتطوير (R&D) والتصنيع والاختبار بشكل مطرد مع كل جيل جديد من الرقائق، ويعد ارتفاع تكاليف التصنيع أحد الاعتبارات الهامة للحفاظ على قانون مور، وقد أدى ذلك إلى صياغة قانون مور الثاني، المعروف أيضًا باسم قانون روك، وهو أن التكلفة الرأسمالية لمختبر أشباه الموصلات تزداد أضعافًا مضاعفة بمرور الوقت، ويمكن اعتبار قانون روك على أنه الجانب الاقتصادي لقانون مور الذي ينص على أن عدد الترانزستورات في دائرة متكاملة كثيفة يتضاعف كل عامين، وهو نتيجة مباشرة للنمو المستمر لصناعة أشباه الموصلات كثيفة رأس المال.

المنتجات المبتكرة والشائعة تعني المزيد من الأرباح، مما يعني توفر المزيد من رأس المال للاستثمار في مستويات أعلى من التكامل على نطاق واسع، مما يؤدي بدوره إلى إنشاء المزيد من المنتجات المبتكرة، ولطالما كانت صناعة أشباه الموصلات كثيفة رأس المال بشكل كبير، ومع انخفاض تكاليف وحدة التصنيع باستمرار، وبالتالي فإن الحدود النهائية لنمو الصناعة ستقيد الحد الأقصى لرأس المال الذي يمكن استثماره في منتجات جديدة.

يستخدم قانون مور الثاني على النحو التالي: بأنه يحدد الحد الأدنى للاستثمار في البحث والتطوير والتصنيع المطلوب على مدى السنوات الأربع القادمة، ويتعين على الشركة مضاعفة استثماراتها في تكاليف التصنيع كل أربع سنوات لإحراز التقدم والحفاظ على قدرتها التنافسية في الصناعة، وهذا يحدد الحد الأدنى للصندوق / الربح الذي يجب أن تكسبه الشركة للبقاء مستقرًا في السوق.

ساهمت الإلكترونيات الرقمية في النمو الاقتصادي العالمي في أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين، إن القوة الدافعة الأساسية للنمو الاقتصادي هي نمو الإنتاجية، وعوامل قانون مور في الإنتاجية، كما توقع مور أن معدل التقدم التكنولوجي الذي سيتم التحكم فيه من الحقائق المالية، حيث يمكن أن يحدث العكس في أواخر التسعينيات تقريبًا، مع إعلان الاقتصاديين أن نمو الإنتاجية هو المؤشر الاقتصادي الرئيسي للابتكار، حيث يصف قانون مور القوة الدافعة للتغيير التكنولوجي والاجتماعي والإنتاجية والنمو الاقتصادي.

وفي الجانب الأخر، يضيف المصنعون وحدات معالجة متخصصة للتعامل مع ميزات مثل الرسومات والفيديو والتشفير، على سبيل المثال ،لا تضيف إضافة Parallel JavaScript من Intel دعمًا للعديد من المراكز فحسب، بل تضيف أيضًا ميزات المعالجة غير العامة لشرائحها، كجزء من الترحيل في البرمجة النصية من جانب العميل نحو HTML.