آیا قانون کومی می‌تواند جایگزین قانون مور در صنعت تراشه شود؟

گوردون مور، هم‌مؤسس و مدیر بازنشسته اینتل، قانون مور را در اواسط دهه ۶۰ میلادی ارائه کرد. این قانون که تا به امروز قابل استناد است، پیش‌بینی کرده که تعداد ترانزیستورهای روی تراشه‌ها، تقریبا هر دو سال دو برابر می‌شود. درحالی‌که نقشه راه رسیدن به فرایند ساخت ۳ و ۲ نانومتری ترسیم شده، سؤال اصلی این است که آیا قانون مور برای لیتوگرافی ۱ نانومتری و پایین‌تر هم قابل استناد خواهد بود یا خیر.

بر اساس گفته‌های راب ایتکن، مدیر تکنولوژی آرم، ابعاد ترانزیستورها در زمان قابل استناد بودن قانون مور با شدن زیادی کاهش پیدا کرده است. در ابتدا ۲۲۵۰ ترانزیستور روی یک تراشه با ابعاد ۱۲ میلی‌متر مربع جا می‌گرفت؛ اما در حال حاضر این عدد به صدها میلیون ترانزیستور در یک میلی‌متر مربع رسیده است. برای مثال تراشه M1 اپل که توسط TSMC و با فرایند ساخت ۵ نانومتری تولید می‌شود، حدود ۱۶ میلیارد ترانزیستور دارد.

ایتکن در بلاگ ARM Blueprint می‌نویسد:

واضح است که نقشه راه تکنولوژی دیگر نمی‌تواند تنها روی افزایش قدرت پردازشی تمرکز کند. در واقع گرفتن عملکرد بهتر از همان چیپ‌های در دسترس، اولویت اصلی را دارد و عملکرد بر اساس توان مقیاس مناسبی به نظر می‌رسد البته مسئله فراتر از در نظر گرفتن توان به‌تنهایی است و انرژی هم اهمیت بالایی دارد؛ یعنی توانی که در طول زمان مصرف می‌شود.

قانون مور معیاری از عملکرد توان پردازش یک تراشه است؛ اما قانون کومی (Koomey) که در سال ۲۰۱۰ ابداع شد، معیاری برای سنجش محاسبات در یک ژول انرژی مصرفی است. از سال ۱۹۴۵ تا ۲۰۰۰، عدد متناظر با این مقیاس هر ۱۸ ماه دو برابر (۱۰۰ برابر در مدت یک دهه) می‌شد؛ اما از آن زمان این عدد کاهش یافته و هر ۲٫۶ سال دو برابر (۱۶ برابر در یک دهه) شده است.

بر اساس گفته‌های ایتکن، می‌توان اثبات کرد که قانون کومی در حال حاضر به روندی که کاربران تجربه می‌کنند و نقشه راهی که صنعت تکنولوژی باید بر مبنای آن حرکت کند، نزدیک‌تر است. زندگی دیجیتال در حال حاضر به سمتی رفته که در آن تنوع دستگاه‌ها زیاد است و بنابراین، عمر باتری و عملکرد بر مبنای توان اهمیتی بیشتر از عملکرد مطلق دارد. به بیان دیگر، تکنولوژی باید به خاطر حفظ زمین و کاهش نشر کربن، به ذخیره انرژی و حفظ محیط زیست بیشتر از توان پردازشی اهمیت بدهد.

نکته جالبی که ایتکن در نوشته خود به آن اشاره می‌کند این است که قانون‌های مور و کومی از طبیعت گرفته نشده‌اند و تنها برای نشان دادن روندها و پیش‌بینی ظرفیت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. قانون مور سازندگان را به این سمت سوق داده است که در طول زمان، به افزایش قدرت پردازشی فکر کنند. از آن سو، قانون کومی به دریافت بیشترین قدرت محاسباتی با مصرف یک ژول انرژی می‌پردازد و پیش‌ رفتن با این قانون می‌تواند به نفع محیط زیست و طبیعت باشد.

ایتکن در این‌باره می‌گوید:

برقراری اتصال نباید به قیمت نابودی زمین تمام شود. برای کمینه کردن تأثیرات محیط زیستی، باید از تخصصمان استفاده کنیم تا بیشترین قدرت محاسباتی را با کمترین توان مصرفی پیاده‌سازی کنیم.

اخیرا توجه‌ها به سمت حفظ محیط زیست، انرژی و پردازش‌های کم‌توان جلب شده؛ اما هنوز اندکی زمان به انقضای کامل قانون مور باقی مانده است. TSMC امسال فرایند ساخت ۴ نانومتری را آغاز خواهد کرد و تراشه‌های ۳ نانومتری در نیمه دوم سال آینده از راه خواهند رسید. این شرکت و رقیبش یعنی سامسونگ، برنامه‌هایی برای رساندن لیتوگرافی به ۲ نانومتر دارند.