قانون مور

ما هو قانون مور؟

يشير قانون مور إلى تصور مور بأن عدد الترانزستورات الموجودة على الرقاقة الدقيقة يتضاعف كل عامين، وعلى الرغم من انخفاض تكلفة أجهزة الكمبيوتر إلى النصف. ينص قانون مور على أنه يمكننا توقع زيادة سرعة وقدرة أجهزة الكمبيوتر لدينا كل عامين، وسندفع أقل مقابل هذه الأجهزة. يؤكد مبدأ آخر من قانون مور أن هذا النمو متسارع.

فهم قانون مور

في عام 1965، افترض جوردون إي مور – المؤسس المشارك لشركة Intel – أن عدد الترانزستورات التي يمكن تعبئتها في وحدة معينة من المساحة سوف يتضاعف كل عامين تقريبًا. تحدث مضاعفة الترانزستورات المثبتة على رقائق السيليكون بوتيرة أسرع من كل عامين.

الخلفية

لم يسمي غوردان مور ملاحظته «قانون مور»  ولم يشرع في إنشاء «قانون». حيث أدلى مور بهذا البيان بناءً على ملاحظة الاتجاهات الناشئة في تصنيع الرقائق في إنتل. في النهاية، أصبحت رؤية مور بمثابة تنبؤ، والذي أصبح بدوره القاعدة الذهبية المعروفة باسم قانون مور.

من التنبؤ إلى الحقيقة البديهية

في العقود التي أعقبت ملاحظة جوردان مور الأصلية، وجه قانون مور صناعة أشباه الموصلات في التخطيط طويل الأجل وتحديد أهداف البحث والتطوير (R & D). وكان قانون مور قوة دافعة للتغيير التكنولوجي والاجتماعي، والإنتاجية، والنمو الاقتصادي، وهي السمات المميزة لأواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين.

قانون مور في العمل: أنت وأنا

ربما تكون قد واجهت (كما حدث) الحاجة إلى شراء جهاز كمبيوتر أو هاتف جديد أكثر مما تريد – لنقل كل سنتين إلى أربع سنوات – إما لأنه كان بطيئًا جدًا، أو لأنّه لن يشغل التطبيقات الجديدة، أو من أجل أسباب أخرى. هذه ظاهرة في القانون نعرفها جميعًا جيدًا.

فوائد Moore’s Law

لطالما زادت تقنية معالجة أشباه الموصلات في التعقيد. كانت هذه الظاهرة هي “محرك الابتكار” الذي يغذي قانون مور. وفي الآونة الأخيرة، تسارعت الزيادات في التعقيد وأصبحت الترانزستورات الآن أجهزة ثلاثية الأبعاد تُظهر سلوكيات غير بديهية.

حيث يتطلب حجم الميزة الصغير للغاية لتقنيات المعالجة المتقدمة التعرضات المتعددة (متعددة الأنماط) لإعادة إنتاج هذه الميزات بدقة على رقاقة السيليكون.

وقد أضاف هذا تعقيدًا كبيرًا إلى عملية التصميم، كل هذا التعقيد قد “أبطأ” القانون.

لا يزال الانتقال إلى عقدة عملية جديدة خيارًا، ولكن التعقيد الشديد وتكلفة القيام بذلك أدى إلى إبطاء وتيرة الترحيل.

علاوة على ذلك، تقدم كل عقدة عملية جديدة الآن نتائج أقل إثارة من حيث الكثافة والأداء وتقليل الطاقة. يصل تطور تقنية معالجة أشباه الموصلات إلى حدود الجزيئات، وهذا يؤدي إلى إبطاء الفوائد الهائلة للقانون.

مرور 60 عام ولا يزال راسخًا

بعد أكثر من 50 عامًا، نشعر بالتأثير الدائم والفوائد لقانون مور من نواح كثيرة.

الحوسبة

مع زيادة كفاءة الترانزستورات في الدوائر المتكاملة، تصبح أجهزة الكمبيوتر أصغر وأسرع. الرقائق والترانزستورات هي هياكل مجهرية تحتوي على جزيئات الكربون والسيليكون، والتي يتم محاذاة بشكل مثالي لتحريك الكهرباء على طول الدائرة بشكل أسرع. كلما زادت سرعة الشريحة الدقيقة في معالجة الإشارات الكهربائية، زادت كفاءة الكمبيوتر. وتنخفض تكلفة أجهزة الكمبيوتر عالية القدرة سنويًا، ويرجع ذلك جزئيًا إلى انخفاض تكاليف العمالة وانخفاض أسعار أشباه الموصلات.

الإلكترونيات

عمليًا، يستفيد كل جانب من جوانب مجتمع عالي التقنية من تطبيق قانون مور. لن تعمل الأجهزة المحمولة، مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر اللوحية بدون معالجات صغيرة؛ ولا ألعاب الفيديو وجداول البيانات والتنبؤات الجوية الدقيقة وأنظمة تحديد المواقع العالمية (GPS).

استفادة جميع القطاعات

علاوة على ذلك، تعمل أجهزة الكمبيوتر الأصغر والأسرع على تحسين النقل والرعاية الصحية والتعليم وإنتاج الطاقة – على سبيل المثال لا الحصر – عدد قليل من الصناعات التي تقدمت بسبب زيادة قوة رقائق الكمبيوتر.

عناصر رئيسية

• ينص قانون مور على أن عدد الترانزستورات الموجودة على الرقاقة الدقيقة يتضاعف كل عامين تقريبًا، على الرغم من انخفاض تكلفة أجهزة الكمبيوتر إلى النصف.
• في عام 1965، أدلى جوردان إي مور – المؤسس المشارك لشركة إنتل – بهذه الملاحظة التي أصبحت قانون مور.
• هناك عقيدة أخرى من قانون مور تقول أن نمو المعالجات الدقيقة أمر أسي.

نهاية وشيكة لقانون مور

يتفق الخبراء على أن أجهزة الكمبيوتر يجب أن تصل إلى الحدود المادية لقانون مور في وقت ما في عشرينيات القرن الحادي والعشرين. وستجعل درجات الحرارة المرتفعة للترانزستورات في النهاية من المستحيل إنشاء دوائر أصغر. هذا لأن تبريد الترانزستورات يستهلك طاقة أكثر من كمية الطاقة التي تمر بالفعل عبر الترانزستورات. وفي مقابلة عام 2007، اعترف مور نفسه بأن «حقيقة أن المواد مصنوعة من الذرات هي القيد الأساسي و إنه ليس بعيدًا جدًا … نحن ندفع بعضًا من القيود الأساسية إلى حد ما، لذا في أحد هذه الأيام علينا التوقف عن تصغير الأمور».

متصل إلى الأبد

إن رؤية مستقبل قوي ومترابط إلى ما لا نهاية يجلب التحديات والفوائد. أدى تقلص الترانزستورات إلى تعزيز التقدم في مجال الحوسبة لأكثر من نصف قرن، ولكن سرعان ما يتعين على المهندسين والعلماء إيجاد طرق أخرى لجعل أجهزة الكمبيوتر أكثر قدرة. بدلاً من العمليات المادية، قد تساعد التطبيقات والبرامج في تحسين سرعة وكفاءة أجهزة الكمبيوتر. وقد تلعب الحوسبة السحابية، والاتصالات اللاسلكية، وإنترنت الأشياء (IoT)، والفيزياء الكمومية دورًا في مستقبل ابتكار تكنولوجيا الكمبيوتر.

على الرغم من المخاوف المتزايدة بشأن الخصوصية والأمان، فإن مزايا تقنية الحوسبة الأكثر ذكاءً يمكن أن تساعدنا في الحفاظ على صحتنا وأكثر أمانًا وإنتاجية على المدى الطويل.

إنشاء المستحيل

ربما تكون فكرة اقتراب قانون مور من الموت الطبيعي حاضرة بشكل مؤلم لدى مصنعي الرقائق أنفسهم؛ حيث أن هذه الشركات مثقلة بمهمة بناء رقائق أكثر قوة من أي وقت مضى ضد واقع الاحتمالات المادية. حتى إنتل تتنافس مع نفسها وصناعتها لخلق ما قد لا يكون ممكنًا في النهاية.

وفي عام 2012، باستخدام معالج 22 نانومتر، تمكنت إنتل من التباهي بامتلاكها لأصغر ترانزستورات في العالم وأكثرها تقدمًا في منتج يتم إنتاجه بكميات كبيرة. في عام 2014، أطلقت إنتل شريحة 14 نانومتر أصغر وأكثر قوة.

بالنسبة للمنظور، فإن النانومتر الواحد يساوي واحدًا من المليار من المتر، وهو أصغر من الطول الموجي للضوء المرئي. يتراوح قطر الذرة من حوالي 0.1 إلى 0.5 نانومتر.

اعتبارات خاصة

إن الرؤية المتمثلة في مستقبل متمكن ومترابط إلى ما لا نهاية تجلب التحديات والفوائد. وأدى تقلص حجم الترانزستورات إلى تعزيز التقدم في مجال الحوسبة لأكثر من نصف قرن، ولكن سرعان ما يتعين على المهندسين والعلماء إيجاد طرق أخرى لجعل أجهزة الكمبيوتر أكثر قدرة.

بدلاً من العمليات المادية، قد تساعد التطبيقات والبرامج في تحسين سرعة وكفاءة أجهزة الكمبيوتر. وقد تلعب الحوسبة السحابية، والاتصالات اللاسلكية، وإنترنت الأشياء (IoT)، والفيزياء الكمومية دورًا في مستقبل ابتكار تكنولوجيا الكمبيوتر.

على الرغم من المخاوف المتزايدة بشأن الخصوصية والأمان، فإن مزايا تقنية الحوسبة الأكثر ذكاءً يمكن أن تساعدنا في الحفاظ على صحتنا، وجعلنا أكثر أمانًا، وإنتاجيةً على المدى الطويل.

ما هو قانون مور؟

في عام 1965، افترض جورج مور أنه كل عامين تقريبًا، سيتضاعف عدد الترانزستورات الموجودة على الرقائق الدقيقة.

تشير هذه الظاهرة التي يشار إليها عمومًا باسم قانون مور، إلى أن التقدم الحسابي سيصبح أسرع وأقل وأكثر كفاءة بمرور الوقت.

كيف أثر قانون مور على الحوسبة؟

كان لقانون مور تأثير مباشر على تقدم قوة الحوسبة. ما يعنيه هذا تحديدًا هو أن الترانزستورات في الدوائر المتكاملة أصبحت أسرع.

تقوم الترانزستورات بتوصيل الكهرباء، والتي تحتوي على جزيئات الكربون والسيليكون التي يمكن أن تجعل الكهرباء تعمل بشكل أسرع عبر الدائرة.

وكلما زادت سرعة توصيل الدائرة المتكاملة للكهرباء، زادت سرعة عمل الكمبيوتر.

هل أوشك القانون على الانتهاء؟

وفقًا لرأي الخبراء، يُقدر أن Moore’s Law سينتهي في وقت ما في عشرينيات القرن الحادي والعشرين.

ما يعنيه هذا هو أنه من المتوقع أن تصل أجهزة الكمبيوتر إلى حدودها لأن الترانزستورات لن تكون قادرة على العمل داخل دوائر أصغر في درجات حرارة أعلى بشكل متزايد.

هذا يرجع إلى حقيقة أن تبريد الترانزستورات سيتطلب طاقة أكثر من الطاقة التي تمر عبر الترانزستور نفسه.

المراجع

• Moore’s Law and Intel Innovation
• Over 50 Years of Moore’s Law
• Excerpts from ‘A Conversation with Gordon Moore: Moore’s Law
• Recent Price Trends in the Computer and Peripheral Industry
• We’re Not Prepared for the End of Moore’s Law
• Forget Moore’s Law—Chipmakers Are More Worried About Heat and Power Issues
• Moore’s Law: Fun Facts
• Intel 14 nm Technology
• Size of the Nanoscale