무어의 법칙이란 무엇인가요?

'무어의 법칙'이 정확히 무엇인가요? 요약하면 다음과 같이 주로 세 가지 "버전"이 있습니다.

1. 집적 회로 칩에 통합된 회로 수는 18개월마다 두 배로 늘어납니다.

2. 마이크로프로세서의 성능은 18개월마다 두 배로 오르고 가격도 두 배로 늘어납니다.

3. 18개월마다 1달러로 살 수 있는 컴퓨터 성능이 4배로 증가합니다.

위 진술 중 첫 번째 진술이 가장 일반적이며 두 번째와 세 번째 진술은 가격 요소와 관련되어 있으며 그 본질은 동일합니다. 세 가지 진술은 각각의 장점이 있지만 한 가지 점에서는 동일합니다. 즉, "2배" 주기는 18개월입니다. "2배"(또는 4배)는 "집적 회로 칩에 통합된 정보"입니다. "회로 수", "컴퓨터 전체의 성능", "1달러로 살 수 있는 성능"은 의견의 문제입니다.

'무어의 법칙'의 유래:

'무어의 법칙'의 '창시자'는 유명한 칩 제조업체인 인텔의 창립자 중 한 명인 고든 무어입니다. 1950년대 후반부터 2000년대 초반까지 반도체 제조산업이 급속히 발전하면서 '무어의 법칙'이 등장하게 됐다.

이미 1959년 미국의 유명 반도체 제조사 페어차일드(Fairchild)가 처음으로 평면 트랜지스터를 출시했고, 이어 1961년 평면 집적회로를 출시했다. 이 평면 제조 공정은 소위 "포토리소그래피" 기술을 사용하여 매우 평평한 실리콘 웨이퍼에 다이오드, 트랜지스터, 저항기 및 커패시터와 같은 반도체 회로 구성 요소를 형성합니다. "포토리소그래피"의 정확도가 지속적으로 향상되는 만큼 부품의 밀도도 그에 따라 증가하므로 개발 잠재력이 큽니다. 따라서 평면 기술은 '반도체 산업 전체의 핵심'으로 평가되며, 무어의 법칙이 등장하는 기술적 기반이기도 하다.

1965년 4월 19일, 당시 페어차일드 반도체 연구 개발 연구소 소장이었던 무어는 "Electronics" 잡지의 35주년 기념 특집호에 대한 관찰 및 검토 보고서를 작성하도록 초청받았습니다. 집적회로가 더 많은 부품으로 채워지도록 하세요." 무어는 잡지로부터 향후 10년간 반도체 부품 산업의 발전 동향을 예측해 달라는 요청을 받았습니다. 그의 계산에 따르면 1975년에는 1/4인치 평방 면적의 단일 실리콘 칩에 65,000개의 부품을 담는 것이 가능할 것이라고 합니다. 그는 장치 복잡성(회로 밀도 증가 및 가격 감소)과 시간 사이의 선형 관계를 기반으로 이러한 추론을 내렸습니다. 그의 정확한 말은 다음과 같습니다. "최저 부품 가격의 복잡성은 1년에 약 1배씩 증가합니다. 이 성장률은 단기적으로는 가속화되지 않더라도 계속될 것이며, 장기적으로는 성장률이 약간 변동할 수 있지만 이러한 성장률은 적어도 향후 10년 동안 거의 일정하게 유지될 것입니다." 이것은 "무어의 법칙"으로 알려진 것의 원래 원형이었습니다.

'무어의 법칙' 수정

1975년 무어는 당시의 실제 상황을 바탕으로 국제전기통신연합(International Telecommunication Union) IEEE 연례학술회의에 논문을 제출했다. ""휘이치반"의 성장률을 재검토하여 수정하였습니다. 무어 자신은 1997년 9월 (사이언티픽 아메리칸) 편집자와의 인터뷰에서 "매년 두 배"를 "2년마다 두 배"로 바꾸었고 "18개월마다 두 배로 늘린다"고 말한 적이 없다고 말했습니다.

그러나 일부 온라인 매체에 따르면 무어의 논문이 발표된 직후 누군가는 “반도체 집적회로의 밀도나 용량은 18개월마다 두 배, 혹은 18개월마다 두 배씩 늘어날 것”이라고 그의 예측을 수정했다. 3년 동안 4배 성장했습니다." 누군가는 다음과 같은 수학 공식을 나열하기도 했습니다: (칩당 회로 성장률) = 2(연도 - 1975년) / 1.5. 이 말은 나중에 많은 사람들의 '미지의 지식'이 되어 오늘날까지 전해지고 있다. 원래의 "1년에 한 장의 그림"이든 나중에 개정된 "2년마다 두 장의 그림"이든 무어 자신의 목소리는 묻혀버렸고 오늘날 이를 아는 사람은 거의 없습니다.

역사는 실제로 사람들과 큰 농담을 했습니다. 널리 유포된 '무어의 법칙'은 무어 자신의 진술이 아닌 것으로 밝혀졌습니다!

'무어의 법칙' 검증

무어의 법칙은 정확한가? 먼저 구체적인 데이터를 살펴보겠습니다.

1975년에 새로 등장한 전하 프론트 로드 장치 메모리 칩에는 실제로 거의 65,000개의 구성 요소가 포함되어 있었는데, 이는 놀랍게도 10년 전 무어의 예측과 일치했습니다! 인텔이 발표한 통계에 따르면 단일 칩의 트랜지스터 수는 1971년 4004 프로세서의 2,300개에서 1997년 펜티엄 II 프로세서의 750만개로 26년 만에 3,200배나 증가했다. 이에 대한 간단한 검증을 수행할 수도 있습니다. "2년마다 두 배로 증가한다"는 월마트의 예측을 따른다면 26년에는 13번의 두 배 주기가 포함되어야 하며, 칩에 통합된 구성 요소의 수는 2n씩 증가해야 합니다. 즉, 26년 후인 13번째 주기에는 부품 수가 212=4096배 증가해야 발전 추세를 예측할 수 있습니다. 실제 성장률은 3200배. 다른 사람들이 언급한 18개월의 배가 주기를 취하면 그 둘은 서로 거리가 멀다. 장기적으로 볼 때 무어 자신의 진술이 현실에 더 가깝다는 것을 알 수 있다.

개인용 컴퓨터(PC)의 3대 요소인 마이크로프로세서 칩, 반도체 메모리, 시스템 소프트웨어에서 무어의 법칙의 정확성을 검증하는 이들도 있다. 마이크로프로세서의 경우 1979년 8086, 8088을 시작으로 1982년 80286, 1985년 80386, 1989년 80486, 1993년 펜티엄, 1996년 펜티엄 프로, 1997년 펜티엄 II에 이르기까지 그 기능이 점점 더 강력해지고 있다. 점점 낮아지고 있으며 모든 업데이트는 무어의 법칙의 직접적인 결과입니다. 동시에 PC의 내부 메모리 용량은 초기 480k에서 8M 및 16M으로 확장되었으며 이는 무어의 법칙에 더 부합합니다. 시스템 소프트웨어의 경우, 초기 컴퓨터의 저장 용량의 한계로 인해 시스템 소프트웨어의 규모와 기능이 크게 제한되었습니다. 무어의 법칙에 따라 메모리 용량이 기하급수적으로 증가함에 따라 시스템 소프트웨어는 더 이상 작은 공간에 국한되지 않습니다. 프로그램 코드의 줄 수도 극적으로 증가했습니다. Basic의 소스 코드는 1975년에 4,000줄에 불과했지만 20년 후에는 약 500,000줄로 늘어났습니다. 1982년 첫 번째 버전인 마이크로소프트의 워드 프로세싱 소프트웨어 워드(Word)는 27,000줄의 코드를 담고 있었는데, 20년 후에는 약 200만 줄의 코드로 늘어났다. 누군가 개발 속도를 곡선으로 그려보니 소프트웨어의 크기와 복잡성이 무어의 법칙보다 빠르게 증가하고 있다는 사실을 발견했습니다. 결과적으로 시스템 소프트웨어의 발전으로 프로세서와 메모리 칩에 대한 수요가 증가하여 집적 회로의 개발 속도가 빨라졌습니다.

여기서 짚고 넘어가야 할 점은 무어의 법칙은 수학적, 물리적 법칙이 아니라 발전 동향을 분석하고 예측하는 것이기 때문에 그 표현과 정량적 계산 모두 어느 정도는 허용해야 한다는 점이다. 편차. 이런 의미에서 무어의 예측은 실로 꽤 정확하고 가치가 있어 업계에서도 인정받고 큰 호응을 얻었다.

'무어의 법칙'의 변형

무어의 법칙의 명성으로 인해 많은 사람들이 그 표현을 모방하게 되었고, 따라서 '무어의 법칙'의 여러 버전이 파생되고 증식되었습니다.

무어의 제2법칙: 무어의 법칙이 제시된 지 30년 동안 집적회로 칩의 성능은 확실히 크게 향상되었지만, 반면에 인텔 경영진은 칩의 비용에 주목하기 시작했습니다. 생산 공장도 이에 맞춰 개선되고 있습니다. 1995년 인텔 회장 로버트 노이스(Robert Noyce)는 무어의 법칙이 경제적 요인에 의해 제약을 받을 것이라고 예측했습니다. 같은 해에 Moore는 Economist 잡지에 다음과 같이 썼습니다. "지금 내가 가장 걱정하는 것은 비용 증가입니다... 이것은 또 다른 지수 곡선입니다." 그의 진술은 무어의 제2법칙으로 알려져 있습니다.

뉴 무어의 법칙: 최근 국내 IT 전문 매체에 '뉴 무어의 법칙'이라는 용어가 등장했다. 반년 만에 두 배로 늘었습니다! 그리고 전문가들은 이러한 추세가 향후 몇 년 동안 계속될 것이라고 예측합니다.

'무어의 법칙'의 종말

무어의 법칙이 나타난 지 거의 40년이 지났습니다. 반도체 칩 제조 기술 수준이 아찔한 속도로 향상되는 것을 보고 사람들은 놀라고 있다.

현재 인텔의 마이크로프로세서 칩인 펜티엄 4의 주요 주파수는 2G(즉, 12000M)에 도달했다. 2011년에는 10억 개의 트랜지스터를 탑재하고 초당 1000억 명령을 실행할 수 있는 칩이 출시될 예정이다. 사람들은 묻지 않을 수 없습니다. 이 놀라운 개발 속도가 무한정 계속될까요?

칩에 있는 구성 요소의 기하학적 크기를 무한정 줄일 수 없다는 것을 알기 위해 복잡한 논리적 추론이 필요하지 않습니다. 이는 언젠가는 단위 면적당 통합할 수 있는 구성 요소의 수를 의미합니다. 칩이 한계에 도달하게 됩니다. 문제는 그 한계가 무엇인지, 언제 도달할 것인지이다. 업계 전문가들은 향후 몇 년간 칩 성능 성장 속도가 둔화될 것으로 내다봤다. 무어의 법칙은 앞으로 10년 정도 더 적용될 수 있다고 일반적으로 믿어지고 있습니다. 제한 요인은 첫째로 기술이고 둘째로 경제성입니다.

기술적인 관점에서 볼 때 실리콘 웨이퍼의 회로 밀도가 증가함에 따라 복잡성과 오류율이 기하급수적으로 증가하여 포괄적이고 철저한 칩 테스트가 거의 불가능해집니다. 칩 위의 선 폭이 분자 몇 개 크기에 해당하는 나노미터(10~9미터) 수준에 도달하면 재료의 물리적, 화학적 특성이 질적으로 변화하여 반도체 장치를 사용하게 됩니다. 현재 프로세스가 정상적으로 작동하면 무어의 법칙은 끝나게 됩니다.

경제적인 관점에서 보면 위의 무어의 제2법칙처럼 현재 칩 공장을 짓는 데 드는 비용은 20억~30억 달러로, 라인 사이즈를 0.1마이크론으로 줄이면 치솟는다. 원전 투자액은 100억 달러에 이른다. 돈을 감당할 수 없게 되자 점점 더 많은 기업들이 칩 산업에서 퇴출당하고 있습니다. 무어의 법칙이 앞으로 10년 동안 그 수명을 유지하기는 쉽지 않을 것으로 보인다.

그러나 일부 사람들은 문제를 다른 시각으로 본다. 사이버캐시(CyberCash)라는 미국 회사의 사장이자 CEO인 댄 린치(Dan Linqi)는 "무어의 법칙은 물리학의 법칙이 아니라 인간의 창의성에 관한 법칙이다"라고 말했습니다. 비슷한 견해를 가진 사람들은 무어의 법칙이 실제로 인간의 믿음에 관한 법칙이라고 믿습니다. 사람들은 무언가가 이루어질 수 있다고 믿으면 그것을 달성하기 위해 열심히 노력할 것입니다. 무어가 처음 관찰 보고서를 발표했을 때, 그는 실제로 자신이 예측한 발전 추세가 계속될 것이라는 믿음을 사람들에게 주었습니다.