วันที่ 19 เมษายน 1965 กอร์ดอน มัวร์ ที่ยังเป็นพนักงานของบริษัท FairChild เขียนบทความลงในวารสาร Electronics ระบุว่าจำนวนอุปกรณ์ในไอซีจะเพิ่มขึ้นเท่าตัวทุกๆ หนึ่งปี นับเป็นจุดเริ่มต้นของกฎของมัวร์นับแต่วันนั้น
ต่อมาในปี 1975 เขาปรับการคาดการณ์ไว้ว่าจำนวนอุปกรณ์จะเพิ่มขึ้นสองเท่าทุกๆ สองปี และจนวันนี้ กฎนี้จะคงใช้คาดการณ์ซีพียูรุ่นใหม่ๆ ที่มีความซับซ้อนสูงได้อย่างต่อเนื่อง
การที่เราสามารถที่จะเพิ่มทรานซิสเตอร์ลงไปเป็น 2 เท่าในระยะเวลาทุกๆ 2 ปีนั้นก็หมายความว่าชิปรุ่นใหม่ที่ออกตามหลังมาหลังจาก 2 ปีผ่านไปจะมีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้นกว่าเดิมในขณะที่ราคานั้นจะยังคงเท่ากับของเดิมทำให้ผู้ผลิตสามารถที่จะใส่อะไรต่างๆ เข้ามาได้มากขึ้นกว่าเดิมนั่นเอง
กฎของมัวร์ไม่ใช่กฎที่จะคงอยู่อย่างถาวร ดังจะเห็นได้ว่าผู้ผลิตต่างๆ ในปัจจุบันนั้น ก็พยายามที่จะทำลายกฎของมัวร์กันอยู่เรื่อยๆ ทว่าทำยังไงก็ไม่สามารถที่จะเอาชนะกฎดังกล่าวนี้ได้สักที
สิ่งที่จะเข้ามาในการทำให้กฎของมัวร์สิ้นสุดได้นั้นจะประกอบไปด้วยปัจจัย 3 อย่างด้วยกันคือ
1. impurities
หรือสิ่งสกปรกบนสารกึ่งตัวน้ำมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ
ในทางปฎิบัติ ไม่สามารถที่จะทำให้สารกึ่งตัวนำสะอาดหมดได้จริง เนื่องจากมันมีปัจจัยในการผลิตเข้ามาเกี่ยวข้อง ก็คือ เรื่องของความร้อน ที่ไม่ว่าสารจะเล็กมากขนาดไหน ทว่าเมื่อตีเสร็จแล้ว มันก็จะยังคงขยายตัวขึ้นมามากกว่าตอนที่ทำการตีอยู่อย่างเสมอๆ
ยกตัวอย่างง่ายๆ ก็คือเพชร ที่เวลาทำการเจียร์ ก็จะยังคงมีสิ่งเจือปนหลงอยู่บนพื้นผิวเพชรเสมอ (ถึงแม้ว่าตาเปล่าจะมองไม่เห็น) ซึ่งนั่นเลยทำให้หากเป็นสารกึ่งตัวนำแล้วนั้นก็อาจจะถึงขั้นไม่สามารถใช้งานได้หรือหากใช้ได้ก็จะกลายเป็นว่าเราเสียพื้นที่ ณ จุดดังกล่าวไป
2. lithography
หรือปริ้นท์ทรานซิสเตอร์ลงไปบนแผงวงจรสารกึ่งตัวนำ
ซึ่งโดยปกตินั้นจะต้องใช้แสงในการปริ้นท์เข้าไป เพื่อที่จะทำให้ตัวแผงวงจรนั้น มีพื้นผิวที่เหมาะสมกับทรานซิสเตอร์ต่างๆ เหล่านั้น ยิ่งเราทำให้ทรานซิสเตอร์เล็กลงมากขึ้นเท่าไร เราก็ต้องสร้างให้ฐานวงจรมีร่องที่จะวางทรานซิสเตอร์ดังกล่าวลงไปให้ได้มากที่สุด ในจุดนี้ เราก็จะมีการใช้เทคนิคที่เรียกว่า multi-patterning
หลังจากที่เวลาผ่านไปแล้ว เรากลับได้พบว่า วิธีการดังกล่าวไม่เพียงพอที่จะทำเช่นนั้นอีกต่อไป ดังนั้นทางผู้ผลิตชิปก็ต้องหาเทคนิคทางด้านอื่นเข้ามาช่วย ซึ่งเทคนิคที่เข้ามาช่วยนั้นก็จะเป็นเทคนิคเรื่องของการใช้แสง อย่างเช่น Extreme UV หรือ EUV เป็นต้น
การลดขนาดวงจรแล้วเล่นกับแสงแบบนี้ ย่อมทำให้เกิดปัญหาต่างๆ ตามมา หมายถึง เกิดข้อผิดพลาดได้จนเป็นสาเหตุที่ทำให้เราไม่สามารถที่จะใช้แผงวงจรดังกล่าวนั้นได้อีกต่อไป
3. economics of scale
หรือปัญหาทางด้านต้นทุน
ซึ่งหากต้องการทำกฎของมัวร์ให้เป็นไปได้เรื่อยๆ แล้วนั้น ก็คือ ทางผู้ผลิตต้องเพิ่มต้นทุนในการผลิตใหม่ทุกๆ 2 ปี เพื่อที่จะทำให้ตัวชิปนั้นมีขนาดเล็กลงมากพอ จนสามารถที่จะใส่ทรานซิสเซอร์เพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าในทุกๆ ระยะเวลา 2 ปี
โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับกระบวนการผลิตที่เล็กลงเรื่อยๆ การพัฒนากระบวนการผลิตต่างๆ ก็จะยากขึ้นตามเรื่อยๆ จนทำให้มีต้นทุนเพิ่มเข้ามาเป็นอย่างมากนั่นเอง
สรุป
เมื่อมันมีปัญหาในการผลิตต่างๆ มากมายอย่างนี้ แล้วกฎของมัวร์จะยังคงสามารถใช้งานต่อไปได้หรือไม่ คำตอบ ก็คือ มันยังคงมีความเป็นไปได้ อย่างน้อยก็อาจจะไปจนถึงปี 2025 หรือว่ามากกว่านั้นอีก (ปี 2025 คือปีที่มัวร์คาดเอาไว้ว่าจะไม่สามารถใช้กฎของเขาได้อีกต่อไป)
อ้างอิง https://tinyurl.com/ytv9vcpj, https://tinyurl.com/jm3p9f52
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น