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「ムーアの法則 」とは何ですか?

シノプシス 編集部

2021年6月30日 / 読了時間:3分

定義

ムーアの法則 これは、1965年に故ゴードン・ムーアが提唱した「高集積化された 集積回路(IC) のトランジスタ数がおよそ2年ごとに倍増するという観察を指す用語である。

ムーアの法則は、法的な意味での「法則」でもなければ、科学的な意味での(E =mc²のような)実証済みの理論でもありません。むしろ、これは1965年に故ゴードン・ムーア氏がフェアチャイルド・セミコンダクター社に勤務していた際に述べた観察結果です。すなわち、 マイクロ・チップ (1965年当時の呼称)上のトランジスタの数は、およそ1年ごとに倍増していた。

その後、ムーアはインテル社を共同設立し、彼のこの洞察は、インテルをはじめとする各社における半導体技術革命の原動力となった。

ゴードン・ムーアのポートレート写真(1965年)

ムーアの法則はどのように機能するのでしょうか?

ムーアの法則は、ムーアによる実証的な観察結果に基づいています。マイクロ・チップ 上のトランジスタ数が毎年倍増するという事実は、観測データから外挿されたものです。

時が経つにつれ、トランジスタ密度の実際の増加をより正確に反映させるため、ムーアの法則の詳細が修正されていきました。倍増周期は、当初2年に延長されましたが、その後約18カ月に短縮されました。しかし、ムーアの法則の指数関数的な性質は変わらず続き、半導体業界に数十年にわたる大きな機会をもたらしました。ムーアの法則の真の指数関数的な性質は、下の図に示されています。

関数の対数を直線グラフにプロットすると、その関数が指数関数的に増加していることがわかります。この図はインテル社から提供されたものです。詳細はムーアの法則 (Intel.com) をご覧ください。

ムーアの法則 図、1965年

ムーアの法則の歴史

ムーアは、フェアチャイルド・セミコンダクターに勤務していた1965年、『エレクトロニクス・マガジン』誌に掲載された論文の中で、後に「ムーアの法則」として知られることになる見解を初めて発表した。その論文の原稿は、こちらから閲覧できる。

カリフォルニア州マウンテンビューにあるコンピュータ歴史博物館によると、「ムーアの法則」という用語は、1975年頃、カリフォルニア州パサデナにあるカリフォルニア工科大学(Caltech)のカーバー・ミード教授によって造語された。ミード教授は現在、同大学でゴードン・アンド・ベティ・ムーア名誉工学・応用科学教授を務めている。 ミード教授は40年以上にわたりカリフォルニア工科大学で教鞭をとってきた。彼の初期の研究は、ムーアの法則の予測を活かした先進的な半導体設計への道を開いた。

ムーアの法則のメリット

半導体プロセス技術は、常に複雑さを増してきました。この現象こそが、ムーアの法則を牽引する「イノベーションの原動力」となってきました。近年、その複雑化のペースはさらに加速しています。トランジスタは今や、直感に反する挙動を示す三次元デバイスとなっています。先端プロセス技術における極めて微細な構造サイズに対応するため、シリコンウェハー上にこれらの構造を正確に再現するには、複数回の露光(マルチパターニング)が必要となっています。これにより、設計プロセスは著しく複雑化しています。

こうした複雑さにより、ムーアの法則は実質的に「鈍化」している。新しいプロセスノードへの移行は依然として選択肢の一つではあるが、その極めて高い複雑さとコストが移行のペースを鈍らせている。さらに、新しいプロセスノードが登場しても、集積度、性能、低消費電力の面で、以前ほど劇的な成果は得られなくなっている。半導体プロセス技術の進化は分子レベルの限界に近づきつつあり、これがムーアの法則による指数関数的な恩恵の鈍化につながっている。

ムーアの法則はついに終わりを迎えるのか?

ムーアの法則の鈍化を受け、多くの人が「ムーアの法則はついに終わりを迎えるのか」と疑問を抱くようになりました。しかし、実際にはそうではありません。ムーアの法則は依然として指数関数的な進歩をもたらしていますが、その成果が得られるペースは以前より遅くなっているのです。 しかし、技術革新のペースが鈍化しているわけではありません。むしろ、ハイパーコネクティビティ、ビッグデータ、人工知能(AI)アプリケーションの爆発的な普及により、革新のペースは加速しており、提供される技術において「ムーアの法則的な」進歩へのニーズが高まっているのです。

長年にわたり、微細化の複雑化がムーアの法則と半導体業界の指数関数的な技術成長を牽引してきました。単一のチップの微細化のペースが鈍化する中、業界は指数関数的な成長を維持し、技術の進歩を継続させ、将来の需要に応えるための新たなイノベーションの手法を見出そうとしています。

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