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この記事はNetEase Technologyから転載したものです。元のタイトルは「コンピュータチップの未来：より小型、より高速、より安価」
ニューヨーク・タイムズのオンライン版は、コンピューターチップの将来を分析した記事を掲載した。この記事では、ムーアの法則がチップ業界に与えた大きな影響について紹介しています。しかし、この法則は常に当てはまるとは限りません。チップ開発のペースは鈍化しており、これにより業界の競争力が高まり、イノベーションも促進されるでしょう。
記事の主な内容は次のとおりです。
1960 年、ペンシルバニア大学のキャンパスで開催された国際固体回路会議で、ダグラス・エンゲルバートという若いコンピュータ エンジニアが、エレクトロニクス業界にシンプルだが画期的な概念「スケーリング」を導入しました。
エンゲルバート博士は、電子回路のサイズが縮小し続けると、部品の動作が高速化し、消費電力が少なくなり、製造コストが下がると理論づけました。彼は後にマウスの開発により「マウスの父」として知られるようになり、他のパーソナルコンピューティング技術も開発しました。
その日の聴衆の中に、1968 年にインテルの創設者の一人となったゴードン・ムーアがいました。 1965 年、ムーアはスケーリング原理について具体的かつ定量的な説明を行い、それがコンピュータ時代に大きな影響を与えました。彼は、チップにはんだ付けできるトランジスタの数は少なくとも10年間は毎年倍増し、最終的にはコンピューターの性能が劇的に向上すると予測した。
1965 年 4 月号の Electronics 誌に掲載された彼の予測は、ムーアの法則として知られるようになりました。しかし、この法則は実際の物理法則ではなく、この新興産業の発展傾向に関するムーアの観察と推測です。ムーアの法則はその後の半世紀で正しいことが証明されました。
トランジスタは綿繊維とほぼ同じ幅で、1960 年代初頭には 1 個あたり約 8 ドルでした (現在のインフレ率で調整済み)。今日では、数十億個のトランジスタを指の爪ほどの大きさのチップにはんだ付けすることができ、トランジスタの価格は 1 セントよりはるかに安価です。
ムーアの法則の実現により、シリコンバレーはパソコン、スマートフォン、インターネットにおいて目覚ましい成果を達成しました。
しかし、近年、ムーアの法則によって予測された開発のペースは鈍化しています。 10 年前、チップの速度は停滞し、新世代の開発サイクルは長くなり、トランジスタ 1 個のコストは安定していました。
技術専門家によると、次世代チップの研究開発サイクルはより長くなり、おそらく2年半から3年になるだろう。彼らは、2020年代半ばまでに、わずか数個の分子で作られたトランジスタが確実に機能しなくなるのではないかと懸念している。新たな技術的進歩がない限り、ムーアの法則は終焉を迎えるでしょう。
通信チップメーカーのブロードコムの最高技術責任者ヘンリー・サミュエリ氏は、ムーアの法則は老人の髪の毛が徐々に白くなるように老化しているという鮮明な比喩を使った。 「彼」は死ぬのではなく、引退しようとしている。
1995 年、ムーアはチップ上のトランジスタ数を 2 倍にするサイクルを 1 年に 1 回から 2 年に 1 回に変更しました。
問題は、速度の向上、エネルギー消費の減少、価格の低下という 3 つの傾向がすべて同時に継続できない場合に何が起こるかということです。
インテルの元電気技師ロバート・コルウェル氏は、今回の事態はコンピューター業界をはるかに超えた影響を及ぼすだろうと語った。 「自動車業界を例に挙げましょう。過去30年間の技術革新の原動力となったものは何でしょうか？それはムーアの法則です」と同氏は述べ、エンジン制御装置、アンチロックブレーキ、ナビゲーション、エンターテインメント、安全システムにおける自動車業界の技術革新の多くは半導体コストの低下によるものだと指摘した。
しかし、常に若い精神を持つシリコンバレーには、こうした懸念はない。シリコンバレーは30年以上にわたり、コンピューターはより高速に、より強力に、そしてより安価になると信じてきました。この展望は「インターネット時代」と呼ばれ、「シンギュラリティ理論」さえも生み出しました。シンギュラリティに到達すれば、コンピューターは人間の知能を超えるでしょう。シリコンバレーの多くの人がこれを信じています。
物理的な限界
チップは金属ワイヤと半導体材料をベースにしたトランジスタで作られています。トランジスタは電流の流れを制御する電子スイッチです。最先端のトランジスタは光の波長よりも小さく、最先端の電子スイッチは生物学的ウイルスよりも小さいです。
チップはフォトリソグラフィー製造プロセスを使用して製造されます。このプロセスは 1950 年代後半に始まり、継続的に改善されてきました。現在では、このプロセスでは UV レーザーも使用されています。
エンゲルバート氏が述べた「スケーリング」が機能しなくなった場合、大手チップ企業は何をすべきでしょうか?これらは、ソフトウェアで実装することも、トランジスタの数は同じだが計算性能が高い新しいチップ設計で実装することもできます。あるいは、より高速で小型のトランジスタ、新しいタイプのメモリ、光ファイバー通信回線（電子通信回線ではなく）を作成するために、特定の特殊材料を導入します。
画期的な対応策は数多くあります。例えば、量子コンピューティング技術が実用化されれば、処理時間が大幅に短縮され、スピンエレクトロニクスの開発が加速されます。将来的には、スピンエレクトロニクスによってコンピューティング技術が原子スケールのコンポーネントの時代へと移行すると期待されています。
最近、新しい極端紫外線（EUV）製造プロセスに関して楽観的な見方が出ています。遠紫外線は可視スペクトルの中で最も短い光波の約 10 分の 1 であるため、チップ製造プロセスを簡素化しながら、より小型の部品を生産することが可能になります。しかし、この技術の有効性は商業生産ではまだ検証されていません。
サムスンやTSMCなどのライバルと異なり、インテルの幹部は同社が生産するチップの価格は近い将来に渡り下落し続けると確信している。インテルはトランジスタの価格が安定しているという主張に異議を唱えている。
インテルは7月、10ナノメートル技術（比較すると、人間の髪の毛の幅は約7万5000ナノメートル）の導入を2017年まで延期すると発表した。この動きは、毎年より小型のトランジスタで作られたチップを導入し、翌年に新しい設計機能を採用するというインテルの従来のやり方からの脱却となる。これは、インテルがムーアの法則の「減少傾向」を逆転させることができないことを示しています。インテルのCEO、ブライアン・クルザニッチ氏は「同社のチップ更新サイクルは2年ではなく、2年半に近い」と語った。これは前述の技術専門家の推測と一致しています。
タダ乗りはもうやめよう
チップ開発の減速は業界内での競争の激化につながる一方で、業界内でのイノベーションも促進するだろう。現状では、GlobalFoundries、Intel、Samsung、TSMCが優勢であり、他の多くの半導体メーカーの装置は上記4社ほど進んでいません。
ハーバード・ビジネス・スクールの教授デビッド・ヨッフェ氏は、チップ開発の遅れによって、遅れをとっているメーカーは、最も高度な技術を必要としない市場で競争できるようになるかもしれないと述べた。トランジスタのサイズを縮小してもチップの速度や価格が上がらない場合でも、消費電力を削減することはできます。
超低電力コンピューターチップは約5年後に登場し、太陽光、振動、電波、さらには汗で電力を供給できるため、バッテリーが不要になる場合もある。これらのチップの多くは、コンピューティング クラウド内の集中コンピューティング システムにワイヤレスで統合される高度な新しいセンサーになります。
これらのチップによってどのような製品が実現可能になるのでしょうか?まだ分かりません。しかし、製品設計者は、これまでのようにチップの性能向上を受動的に待つのではなく、まったく新しい視点から新製品を生み出す方法を考えざるを得なくなるでしょう。ムーアの法則に基づき、コンピューターのサイズはどんどん小さくなってきていますが、基本的には当初の設計思想に限定されており、革新性に欠けています。
「昔、デザイナーは怠け者だった」とアップルのiPodの開発者トニー・ファデル氏は言う。
「我々は基本的にただ乗りしている」と、このチップの発明者の一人であるカーバー・ミード氏は言う。
実際、ムーアの法則は少なくとも今後 10 年間は適用され続けるでしょう。そうでなければ、人間は創造性を高めなければならないでしょう。
今日頭条の青雲計画と百家曼の百+計画の受賞者、2019年百度デジタル著者オブザイヤー、百家曼テクノロジー分野最人気著者、2019年捜狗テクノロジー文化著者、2021年百家曼季刊影響力のあるクリエイターとして、2013年捜狐最優秀業界メディア人、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト北京3位、2015年光芒体験賞、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト決勝3位、2018年百度ダイナミック年間有力セレブなど、多数の賞を受賞しています。 | 
