thumb|upright=2|A plot of CPU transistor counts against dates of introduction. Mooreov zakon je opažanje da se broj tranzistora u gustom integriranom krugu udvostručuje otprilike svake dvije godine. Promatranje je nazvano po Gordonu Mooreu, suosnivaču tvrtke Fairchild Semiconductor i izvršnom direktoru Intela, koji je 1965. godine opisao udvostručenje svake godine u broju komponenta po integriranom krugu. Trend počinje izumom integriranog kruga 1958. godine. Pogledajte grafikon na dnu stranice 3 Mooreove izvorne prezentacije ideje. i predviđa se da će se ta stopa rasta nastaviti barem još jedno desetljeće. U 1975., radujemo se sljedećem desetljeću, revidirao je prognozu na udvostručenje svake dvije godine. Razdoblje se često navodi kao 18 mjeseci zbog predviđanja Davida Housea, što je kombinacija učinka više bržih tranzistora.
Mooreovo se predviđanje pokazalo točnim već nekoliko desetljeća, te se koristi u industriji poluvodiča za usmjeravanje dugoročnog planiranja i postavljanje ciljeva za istraživanje i razvoj. Napredak u digitalnoj elektronici snažno je povezan s Moorovim zakonom: prilagođeno kvaliteti cjene, kapacitet memorije, senzori, pa čak i broj i veličina piksela u digitalnim kamerama. Digitalna elektronika doprinijela je svjetskom gospodarskom rastu krajem dvadesetog i početkom dvadeset prvog stoljeća. Mooreov zakon opisuje pokretačku snagu tehnoloških i društvenih promjena, Produktivnost#produktivnost rada, i ekonomski rast.
Moorov zakon je opažanje i prognoziranje povijesnog trenda, a ne fizički ili prirodni zakon. Iako je stopa ostala stabilna od 1975 do oko 2012, stopa je bila brža tijekom prvog desetljeća. Općenito, nije logično ekstrapolirati iz povijesne stope rasta u neograničenu budućnost. Na primjer, ažuriranje za 2010 godinu Međunarodni tehnološki plan za poluvodiče predviđalo je da će se rast usporiti tijekom 2013, i u 2015 godine Gordon Moore je predvidio da će stopa napredka dosegnuti zasićenje: "Vidim da Murov zakon umire ovdje u sljedećem desetljeću."
Intel je 2015 naveo da se tempo napretka usporio, počevši od 22 nm širine značajke oko 2012, i nastavlja se na 14 nm. Brian Krzanich, bivši glavni izvršni direktor Intela, izjavio je: "Danas je naš ritam bliži dvije i pol godine od dvije." Intel je također izjavio da će 2017 hiperskaliranje moći nastaviti trend Mooreovog zakona i nadoknaditi povećani ritam agresivnim skaliranjem izvan tipičnog udvostručenja tranzistora. Krzanich je naveo reviziju Moore iz 1975 kao presedan trenutnog usporavanja, koje proizlazi iz tehničkih izazova i "prirodni je dio povijesti Moorovog zakona".
Povijest
Godine 1959 Douglas Engelbart je raspravljao o predviđenom smanjenju veličine integriranog kruga veličine u članku "Mikroelektronika i umjetnost sličnosti". Engelbart je svoje ideje predstavio 1960 godine Međunarodna konferencija o čvrstim državnim krugovima, gdje je Moore bio prisutan u publici.
Za trideset petu godišnjicu izdanja časopisa Electronics ', koji je objavljen 19 travnja 1965, Gordon E. Moore, koji je radio kao direktor istraživanja i razvoja na Fairchild Semiconductor u to vrijeme, zamoljen je predvidjeti što će se dogoditi u industriji komponenti poluvodiča u sljedećih deset godina. Njegov odgovor bio je kratak članak pod naslovom "Usklađivanje više komponenti na integrirane sklopove". Unutar svog uvodnika, on je nagađao da bi do 1975 godine bilo moguće sadržavati čak 65.000 komponenti na jednom četvrtinskom inču poluvodiču. Složenost za minimalne troškove komponenti povećala se po stopi od otprilike dva puta godišnje. Naravno, u kratkom roku se može očekivati da će se ta stopa nastaviti, ako ne i povećati. Dugoročno gledano, stopa povećanja je malo neizvjesnija, iako nema razloga vjerovati da neće ostati gotovo konstantna najmanje 10 godina.
Njegovo je rasuđivanje bilo logaritamsko-linearni odnos između složenosti uređaja (veća gustoća kruga uz smanjenu cijenu) i vremena.
Na 1975 IEEE International Electron Devices Meeting Moore je revidirao prognoziranu stopu. Složenost poluvodiča nastavit će se udvostručavati svake godine do otprilike 1980 godine, nakon čega bi se smanjivala na stopu udvostručenja približno svake dvije godine. On je iznio nekoliko čimbenika koji su doprinijeli ovom eksponencijalnom ponašanju: die razmere povećavale su se eksponencijalnom brzinom i kako su se neispravne gustoće smanjivale, proizvođači čipova mogli su raditi s većim područjima bez gubitka prinosa; istovremena evolucija do sitnijih minimalnih dimenzija; i što je Moore nazvao "mudrost sklopa i uređaja". Nedugo nakon 1975 godine, profesor Carver Mead popularizirao je pojam "Moorov zakon".in reference to Gordon E. Moore's statements at the IEEE.
Unatoč popularnoj zabludi, Moore je nepopustljiv da nije predvidio udvostručavanje "svakih 18 mjeseci". Umjesto toga, David House, kolega iz Intela, uzeo je u obzir sve veće performanse tranzistora kako bi zaključio da će se integrirani krugovi udvostručiti u "performansama" svakih 18 mjeseci.
Mooreov zakon postao je široko prihvaćen kao cilj za industriju, a to su naveli konkurentski proizvođači poluvodiča jer su nastojali povećati procesorsku snagu. Moore je svoj istoimeni zakon smatrao iznenađujućim i optimističnim: "Moorov zakon je kršenje Murphyjevog zakona. Sve postaje sve bolje i bolje." Promatranje je čak bilo viđeno kao samoispunjavajuće proročanstvo. Međutim, brzina poboljšanja fizičkih dimenzija poznata kao Dennard skaliranje usporila se posljednjih godina; i industrija se oko 2016 godine pomaknula s korištenjem skaliranja poluvodiča kao pokretača većeg fokusiranja na zadovoljavanje potreba velikih računalnih aplikacija.
U travnju 2005 Intel ponudio je $10.000 USD za kupnju kopije izvornog pitanja Elektronike u kojoj se pojavio Mooreov članak. Inženjer koji je živio u Ujedinjenom Kraljevstvu prvi je pronašao kopiju i ponudio je Intelu.
Mooreov drugi zakon
Budući da se trošak računalne moći potrošača smanjuje, trošak proizvođača da ispuni Moorov zakon slijedi suprotan trend: troškovi istraživanja i razvoja, proizvodnje i testiranja stalno su rasli sa svakom novom generacijom čipova. Rastući troškovi proizvodnje važan su razlog za održavanje Moorovog zakona. To je dovelo do formulacije Mooreovog drugog zakona, koji se također naziva Rockov zakon, a to je da se kapital trošak semiconductor fab vrijeme.
Glavni čimbenici
Brojne inovacije znanstvenika i inženjera zadržale su Moorov zakon od početka razdoblja integriranog kruga (IC). Neke od ključnih inovacija navedene su u nastavku, kao primjeri napredaka koji su unaprijedili integrirani sklop tehnologiju za više od sedam redova veličine u manje od pet desetljeća: Najistaknutiji doprinos, koji je raison d'être za Moorov zakon, je izum integriranog kruga, koji se istovremeno pripisuje Jack Kilby u Texas InstrumentsKilby, J., "Miniaturized electronic circuits", , issued June 23, 1964 (filed February 6, 1959). i Robert Noyce u Fairchild Semiconductor.Noyce, R., "Semiconductor device-and-lead structure", issued April 25, 1961 (filed July 30, 1959). Izum komplementarnog procesa metal-oksid-poluvodič (CMOS) Frank Wanlass 1963,Wanlass, F., "Low stand-by power complementary field effect circuitry", issued December 5, 1967 (filed June 18, 1963). i brojni napredak u CMOS tehnologiji od strane mnogih radnika u polju poluvodiča od rada Wanlassa, omogućili su izuzetno guste i visokoučinkovite IC-ove koje industrija danas proizvodi. Izum dinamičke memorije slučajnog pristupa (DRAM) tehnologije Robert Dennard na IBM 1967Dennard, R., "Field-effect transistor memory", issued June 4, 1968 (filed July 14, 1967) omogućio je proizvodnju jedno-tranzistorskih memorijskih ćelija, a izum flash memorije Fujio Masuoka u Toshibi 1980-ih doveli su do jeftine memorije velikog kapaciteta u različitim elektroničkim proizvodima. Izum kemijski pojačan fotorezist su Hiroshi Ito, C. Grant Willson i J.M. 1980 "Positive and Negative Working Resist Compositions with Acid-Generating Photoinitiator and Polymer with Acid-Labile Groups Pendant From Polymer Backbone" J. M. J. Fréchet, H. Ito and C. G. Willson 1985. koji je bio 5-10 puta osjetljiviji na ultraljubičasto svjetlo. IBM je sredinom 1980-ih uveo kemijski pojačan fotorezist za proizvodnju DRAM-a.Lamola, Angelo A., et al. "Chemically amplified resists". Solid State Technology, Aug. 1991, p. 53+. Izum dubokog UV excimer lasera fotolitografija Kantija Jaina na IBM c.1980Jain, K. et al, "Ultrafast deep-UV lithography with excimer lasers", IEEE Electron Device Lett., Vol. EDL-3, 53 (1982); http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=1482581Jain, K. "Excimer Laser Lithography", SPIE Press, Bellingham, WA, 1990.La Fontaine, B., "Lasers and Moore's Law", SPIE Professional, Oct. 2010, p. 20; http://spie.org/x42152.xml omogućio je da se najmanje značajke u IC-ima smanje s 800 nanometara u 1990 na nisku razinu od 10 nanometara u 2016 godini.Samsung Starts Industry’s First Mass Production of System-on-Chip with 10-Nanometer FinFET Technology; https://news.samsung.com/global/samsung-starts-industrys-first-mass-production-of-system-on-chip-with-10-nanometer-finfet-technology Prije toga excimer laser se uglavnom koristio kao istraživački uređaj od njihovog razvoja 1970-ih.Basov, N. G. et al., Zh. Eksp. Fiz. i Tekh. Pis'ma. Red. 12, 473(1970). Iz šire znanstvene perspektive, izum excimer laserske litografije istaknut je kao jedan od glavnih prekretnica u 50-godišnjoj povijesti lasera. Izrada poluvodiča#Obrada povratne veze (BEOL) inovacije kasnih 1990-ih, uključujući kemijsko-mehaničko poliranje ili kemijska mehanička planarizacija (CMP), rov izolacija i bakreni spojevi – iako nisu izravno čimbenik u stvaranju manjih tranzistora – omogućili su poboljšanu vafel prinos, dodatne metala žice, bliži razmak uređaja i niži električni otpor. "Table1: 1990 enabling multilevel metallization; 1995 enabling STI compact isolation, polysilicon patterning and yield / defect reduction"
Karte tehnologija računalne industrije predviđale su 2001 da će se Moorov zakon nastaviti za nekoliko generacija poluvodičkih čipova. Ovisno o vremenu udvostručenja korištenom u izračunima, to bi moglo značiti do stostruko povećanje broja tranzistora po čipu unutar jednog desetljeća. Putokaz za tehnologiju poluvodičke tehnologije koristio je trogodišnje vrijeme udvostručavanja za mikroprocesor s, što je dovelo do desetostrukog povećanja u desetljeću. Intel was reported in 2005 as stating that the downsizing of silicon chips with good economics could continue during the following decade, and in 2008 as predicting the trend through 2029.
Najnoviji trendovi
Jedan od ključnih izazova inženjerskih budućih nanostupanjskih tranzistora je dizajn vrata. Kako se dimenzija uređaja smanjuje, upravljanje protokom struje u tankom kanalu postaje sve teže. U usporedbi s FinFETs, koji imaju dielektrik vrata s tri strane kanala, struktura svemirske kapije ima bolju kontrolu vrata. U 2010 istraživači na Nacionalnom institutu Tyndall u Corku u Irskoj najavili su tranzistor bez spoja. Kontrolna vrata omotana oko silikonske nanožice mogu kontrolirati prolaz elektrona bez upotrebe spojeva ili dopinga. Oni tvrde da se oni mogu proizvesti na 10-nanometarskoj skali koristeći postojeće tehnike izrade. Znanstvenici sa Sveučilišta u Pittsburghu 2011 najavili su razvoj jedno-elektronskog tranzistora promjera 1,5 nanometara, načinjen od materijala na bazi oksida. Tri "žice" konvergiraju na središnjem "otoku" koji može smjestiti jedan ili dva elektrona. Elektroni tunel iz jedne žice na drugu kroz otok. Uvjeti na trećoj žici rezultiraju različitim provodnim svojstvima, uključujući sposobnost tranzistora da djeluje kao memorija čvrstog stanja. Tranzistori nanožara mogli bi potaknuti stvaranje mikroskopskih računala.