ムーアの法則とは?ムーアの法則が与えた影響や様々なデバイスの動向5つ

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ムーアの法則とは?

「ムーアの法則」は1965年に米インテル社の創業者ゴードン・ムーアが論じた経験則の事です。経験則とは実際の経験から見出される原則の事で半導体技術者だったムーアが発表しました。その為ムーアの法則と半導体加工技術の発展は平行していると言われています。「半導体の集積率は18か月で2倍になる」という経験則で、集積率が上がるという事は性能が上がるという事に繋がります。IT業界では必ず知っておくべき法則です。

ムーアの法則の公式

ムーアの法則の公式は「p=2n/1.5」と表されます。ムーアの公式では「集積回路上のトランジスタ数は18か月(=1.5年)ごとに倍になる」と示されていて「n年後の倍率p」「2年後には2.52倍」「5年後には10.08倍」「7年後には25.4倍」「10年後には101.6倍」「15年後には1024.0倍」「20年後には10321.3倍」となるのです。公式とは、数字で表される定理の事で方程式とも呼ばれます。

インテルの創業者のゴードン・ムーアとは?

ゴードン・ムーアは、アメリカ合衆国カリフォルニア州サンフランシスコに生まれ「ムーアの法則」の提唱者としても知られています。1929年カリフォルニア州サンフランシスコ南部の太平洋岸の小さな田舎町で生まれました。カリフォルニア工科大学の大学院在学中、赤外線分光学研究で化学博士号を取得しています。フェアチャイルドセミコンダクター、インテルの設立を経て、1979年にインテル会長に就任しました。

ムーアの法則が与えた影響とは?

IT業界では必須の「ムーアの法則」は、半導体の進化を促す核となってきました。「ムーアの法則」は「2年ごとに2倍になる予想」を上回る結果を出してきました。IT業界が「ムーアの法則」を活かした研究生産を行い続けてきた業績と言えます。10年先を予想したこの法則は、20年先そして今もなお影響を与え続けています。莫大な投資がされ、物を小さくすればその性能は良くなるという特質を研究し、技術への犠牲もありませんでした。

影響1:半導体技術の革新的な進歩

半導体とはICチップなど、身の回りに多く使われている技術で、凄まじい進歩を遂げています。半導体は、テレビ・パソコン・デジタルオーディオプレーヤー・ゲーム機・エアコン・冷蔵庫・携帯電話・自動車・自動販売機・電車・飛行機・パスポート・運転免許証などに使われています。どんどん小型化されて操作も簡素化、デザインも洗練され続けています。「ムーアの法則」に沿った半導体技術は当初の予想を遥かに超えて進化しています。

影響2:スマホやPCの普及

スマホとPCの普及は20年で20倍に伸びています。日本では携帯電話・PHS・BWAの合計契約数は2億3720万件で、総人口1億2622万人のおよそ187.9%が使用していることになります。(平成30年総務省調べ)日本の普及率は世界では7位で、1位は中国の14億6988万2500人で、2位はインド11億6890万2277人です。(2017年国際電気通信連合調べ)現在はスマートフォンがPCを上回っています。タブレットの保有率も一様に伸びています。

ムーアの法則がもつ技術的な意味とは?

今後実質的に「ムーアの法則」は利益性を生み成長していくと言われています。ムーアの法則は、より実質的な物に変化して半導体の技術は微細化の限界を超えていくと予想されてきました。その微細化は物理的には限界まで達していると言われていますが、3次元化の技術開発が進んで新世代のプロセスに移行しています。AR(拡張現実)VR(仮想現実)AI(人工知能)などのアプリケーションが実現しているのです。

技術的な意味1:性能の向上

ムーアの法則は性能の向上に貢献し続けています。1965年に米Electronics誌に掲載されたムーアの法則は「集積回路の複雑度は約2年で倍増し続ける」とし、米インテルはCPUの性能向上を毎年維持してきました。SPUの高速化・メモリの大容量化など半導体はムーアの法則通りに性能を向上させています。チップ内の素子の配線は短くなって高速化しました。性能は全体をバランスよく向上させているのです。

技術的な意味2:コストの半減

ムーアの法則で性能は格段に向上し、コストを大幅に抑えることができました。ムーアの法則で技術面が上がり小さな物程性能は良くなりコストが下がった事で、コンピューターは変わりました。複雑なプログラムを一瞬で処理し、スマートフォン・タブレット・スマートウォッチ・ビデオゲームなども一般向けに制作されるようになったのです。

様々なデバイスの動向5つ

ムーアの法則はデバイスの動向にも関連しています。ムーアの法則は「回路設計」「システム」「プロセス」を同時に最適化します。デバイスの構造や材料は大きく変わってきていてプロセスは微細化されているのです。「チップあたりのトランジスタ数が2年で2倍のペースで増加する」という経験則は現在も半導体業界のガイドラインになっています。デバイスは今後、PCや携帯に加え自動車輸送機器・医療・産業用途などでの発展が期待されています。

デバイス1:NAND

NANDフラッシュメモリは、回路規模が小さく安価での大容量化が可能です。NANDは不揮発性記憶素子のフラッシュメモリでPCやデジタルカメラ・音楽プレイヤー・携帯電話などに用いられます。上書きは行えませんがデータを数年間程度保持する事ができます。

デバイス2:MPU

MPU(マイクロプロセッサ)はコンピューターの心臓部に用いられています。コンピューターの脳みその部分にあたり計算や処理をしています。MPUは個別部分で実装するよりも小型・低価格で大量生産が可能です。ムーアの法則に従って素子数は増加を続けています。MPUとCPUとは別の物ですが現在は同じ働きをしていて、携帯でも同様です。業務用ではマルチプロセッサという高性能な構成で使用されます。

デバイス3:GPU

GPU(Graphics Processing Unit)はコンピューターゲームなどの演算装置プロセッサです。グラフィックス プロセッシング ユニットは、グラフィックコントローラと呼ばれることもあります。GPUは半導体チップ(プロセッサ)としてPCやサーバーの3Dグラフィックス描写以外にも計算処理も行います。

デバイス4:APU

APU(AMD Accelerated Processing Unit)は、CPUとGPUとを統合した新しい製品です。AMDが2006年から開発しているエーエムディー・アクセラレーテッド・プロセッシング・ユニット「APU」は、2011年に「AMD Fusion APU」として発表されています。AppleのAシリーズiPhone・iPadで使用されているのもAPUです。ノートPCやモバイル環境を考慮した設計になっています。

デバイス5:DRAM

DRAM(Dynamic Random Access Memory)はコンピューターに使用される半導体メモリRAMです。ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ「DRAM」は記憶素子の役目をしていて情報機器の作業用主記憶装置として使われています。必要なデータをストレージから読み取って一時的に置いておく時に使用されデータの読み取りも早いです。OSやアプリケーションを動作させるために活躍しています。

ムーアの法則は限界があるのか

2021年にムーアの法則は限界を迎えると言われていました。1965年にインテル共同創業者ゴードン・ムーア氏が発表した「ムーアの法則」は経験則として素子を微細化することで実証してきたのです。そのムーアの法則は、物理的限界を迎えると言われる度に技術革新を行い乗り越えてきました。パソコンからスマートフォンへと小型化と計算速度の上昇が果たされました。消費電力や冷却装置、経済的な限界など課題はあるようです。

今後は収穫加速の法則が台頭してくる?

アメリカの発明家レイ・カーツワイルは「科学技術は指数関数的に進歩するという経験則」を提唱しました。「収穫加速の法則(The Law of Accelerating Returns)」では、進化のプロセスにおいて加速度を増して技術が生まれ、指数関数的に成長していることを示すものである、ということをレイ・カーツワイルが2000年に自著で発表しました。これはムーアの法則を考えると理解しやすいと言えます。

ムーアの法則について理解を深めよう

テクノロジー分野における半導体業界の経験則である「ムーアの法則」の理解を深めましょう。「半導体の集積率が18か月で2倍になる」という事は3年で4倍、15年で1024倍となり、技術とコスト面で効果が実証されてきました。CPU半導体で1秒間に処理が2倍になり、性能は上がりコストは下がったのです。ムーアの法則を活かして企業が動いていると言っても過言ではないでしょう。

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