Apa Hukum Moore dan Mengapa Orang Mengatakan Sudah Mati?

Gordon Moore, salah satu pendiri Intel, adalah orang yang bertanggung jawab atas Hukum Moore. Ini adalah pengamatan yang dilakukan Moore bahwa kerapatan transistor dari sirkuit terintegrasi berlipat ganda setiap dua tahun. Ada yang mengatakan bahwa Hukum Moore sekarang sudah mati, tetapi mengapa?

Apa Hukum Moore Mengatakan

Gordon Moore membuat pengamatan aslinya pada tahun 1965:

“Kompleksitas untuk biaya komponen minimum telah meningkat sekitar dua kali lipat per tahun. Tentunya dalam jangka pendek angka ini dapat diperkirakan akan terus berlanjut, jika tidak meningkat. Dalam jangka panjang, tingkat kenaikannya sedikit lebih tidak pasti, meskipun tidak ada alasan untuk percaya bahwa itu tidak akan tetap konstan setidaknya selama 10 tahun.” – Gordon Moore dalam Menjejalkan lebih banyak komponen ke sirkuit terintegrasi .

Ini dapat ditafsirkan dalam beberapa cara, tetapi ini menyiratkan dua hal. Pertama, (pada saat itu) Sirkuit Terpadu (IC) paling dasar akan menggandakan kerapatan transistor setiap tahun. Kedua, bahwa ini juga berlaku pada tingkat biaya terendah. Jadi jika biaya untuk memproduksi sebuah IC dengan ukuran tertentu tetap stabil dari waktu ke waktu (dengan mempertimbangkan inflasi), ini secara efektif berarti bahwa biaya per transistor akan berkurang setengahnya setiap dua tahun.

Ini adalah tingkat pertumbuhan eksponensial yang mengejutkan yang ditunjukkan oleh "masalah gandum dan papan catur" di mana jika Anda meletakkan satu butir gandum (atau beras) di kotak pertama dan kemudian menggandakan jumlahnya untuk setiap kotak berikutnya, Anda akan melakukannya dengan baik. lebih dari 18 triliun butir per kuadrat 64!

Moore kemudian merevisi pengamatannya untuk memperpanjang waktu menjadi sekali setiap delapan belas bulan, dan akhirnya setiap dua tahun sekali. Jadi sementara kerapatan transistor masih berlipat ganda, kecepatannya tampaknya melambat.

Ini Sebenarnya Bukan Hukum

Meskipun disebut "Hukum" Moore, itu bukanlah hukum dalam arti sebenarnya. Dengan kata lain, ini tidak seperti hukum alam yang menggambarkan bagaimana benda-benda seperti gravitasi bekerja. Ini adalah pengamatan dan proyeksi tren sejarah ke masa depan.

Rata-rata, Hukum Moore telah bertahan sejak 1965, dan dalam beberapa hal, ini menjadi tolok ukur bagi industri semikonduktor untuk mengetahui secara kasar apakah itu sesuai jalur, tetapi tidak ada alasan mengapa itu harus benar, atau tetap benar selamanya.

Ada Lebih Banyak Performa Daripada Kepadatan Transistor

Transistor adalah komponen fundamental dari perangkat semikonduktor, seperti CPU. Dari transistor itulah perangkat seperti gerbang logika dibangun, memungkinkan pemrosesan data terstruktur dalam kode biner.

TERKAIT Apa Itu Semikonduktor, dan Mengapa Ada Kekurangannya?

Secara teori, jika Anda menggandakan jumlah transistor yang dapat Anda masukkan ke dalam jumlah ruang tertentu, Anda menggandakan jumlah pemrosesan yang dapat terjadi. Namun, bukan hanya berapa banyak transistor yang Anda miliki tetapi apa yang Anda lakukan dengannya. Mikroprosesor telah menerima banyak kemajuan dalam efisiensi, dengan desain khusus untuk mempercepat jenis pemrosesan tertentu, seperti decoding video atau melakukan matematika khusus yang diperlukan untuk pembelajaran mesin.

Menciutkan transistor umumnya juga berarti mencapai frekuensi operasi yang lebih tinggi sambil menggunakan lebih sedikit daya untuk jumlah daya pemrosesan yang sama dari generasi sebelumnya. Hukum Moore terbatas pada kepadatan transistor, tetapi hubungan antara kepadatan dan kinerja transistor tidak linier.

Apa Maksudmu "Mati"?

Selama bertahun-tahun, frasa "Hukum Moore sudah mati" telah diucapkan beberapa kali, dan apakah itu benar tergantung pada perspektif Anda. Kepadatan transistor masih berlipat ganda, tetapi pada kecepatan yang lebih lambat karena Moore telah merevisi kerangka waktu beberapa kali sekarang.

Alasan mengapa beberapa orang berpendapat bahwa undang-undang itu mati bukanlah karena kerapatan transistor tidak berlipat ganda, tetapi karena biaya transistor tidak berkurang setengahnya. Dengan kata lain, Anda tidak bisa mendapatkan jumlah transistor dua kali lipat dengan uang yang sama setelah siklus penggandaan lagi.

Salah satu bagian penting mengapa hal ini terjadi adalah karena kita mendekati batas seberapa kecil kita dapat membuat transistor. Pada saat penulisan, proses pembuatan 5nm dan 3nm adalah teknologi generasi saat ini dan berikutnya. Saat kita mendorong ke batas akhir dari apa yang mungkin, jumlah masalah dan biaya untuk mengatasinya cenderung meningkat.

TERKAIT Apa Itu Chip 5nm, dan Mengapa 5nm Begitu Penting?

Namun, hanya karena harga transistor mungkin tidak berkurang separuh seperti dulu, bukan berarti kinerjanya tidak berlipat ganda atau berkurang separuh harganya. Ingat, hitungan transistor hanya satu bagian dari kinerja. Kami mencapai kecepatan clock yang lebih tinggi, memasukkan lebih banyak inti ke dalam satu unit prosesor, melakukan lebih banyak hal dengan transistor kami, dan menciptakan silikon baru yang dapat mempercepat pekerjaan tertentu seperti pembelajaran mesin. Dalam pengertian yang diperluas ini, Hukum Moore masih memiliki kehidupan di dalamnya, tetapi dalam bentuk aslinya, ia mendukung kehidupan.

Hukum Moore Harus Mati Suatu Saat

Tak seorang pun pernah percaya bahwa pengamatan Moore tentang kerapatan dan biaya transistor akan berlaku selamanya. Lagi pula, plot eksponensial pada akhirnya akan mengarah ke kerapatan transistor tak terbatas dan kinerja komputasi. Sejauh yang diketahui orang, itu sebenarnya tidak mungkin, dan sangat tidak mungkin menggunakan elektronik semikonduktor seperti yang kita kenal sekarang.

Sudah ada banyak tantangan dengan komponen kecil di prosesor modern yang berjuang melawan efek kuantum yang tidak diinginkan. Pada titik tertentu, Anda tidak dapat lagi menyimpan elektron di dalam sirkuit kecil Anda, jadi mencoba membuat benda-benda lebih kecil menabrak dinding bata.

Pada saat itu, mungkin sudah waktunya untuk beralih ke jenis substrat komputasi lain, seperti fotonik, tetapi kemungkinan ada banyak sekali cara untuk mendapatkan performa lebih dari semikonduktor yang tidak melibatkan pembuatan transistor lebih kecil.

Kami sudah melihat cara hemat biaya untuk membangun prosesor besar dari beberapa prosesor yang lebih kecil, seperti desain chiplet AMD atau strategi Apple untuk merekatkan chip dasar mereka bersama-sama untuk membuat CPU mega yang beroperasi seolah-olah mereka adalah satu sistem. Ada potensi dalam gagasan membangun CPU dengan sirkuit 3D, dengan lapisan komponen microchip yang berkomunikasi secara vertikal dan horizontal.

Sementara batas akhir kepadatan transistor tampaknya semakin dekat setiap hari, batas sebenarnya dari daya komputasi yang dapat dicapai masih merupakan pertanyaan terbuka.

TERKAIT: Superkomputer Besar Masih Ada. Inilah Kegunaannya Hari Ini