Nguồn: “The end of Moore’s law”, The Economist, 19/04/2015.
Biên dịch: Lưu Tuấn Anh | Hiệu đính: Lê Hồng Hiệp
Số lượng bóng bán dẫn có thể đặt trên mỗi vi mạch (microchip) tăng gấp đôi khoảng mỗi năm – và do đó tăng gấp đôi hiệu suất hoạt động. Nhiều người có vẻ quen thuộc với định luật Moore; ví dụ, chúng ta nhận ra rằng có gì đó liên quan đến sự giảm mạnh chi phí dành cho năng lực tính toán. Tuy nhiên ngay cả 50 năm sau khi Gordon Moore (ảnh), nhà đồng sáng lập của Intel – một tập đoàn sản xuất chip điện tử – đưa ra dự đoán nổi tiếng của mình, tính chính xác và tác động của nó vẫn còn khó xác định. Vậy Định luật Moore là gì?
Những tiên đoán của Moore tập trung vào các vi mạch (còn gọi là mạch tích hợp), công cụ tính toán chính của máy tính hiện đại. Trong số các bộ phận chính trong một chip điện tử là các bóng bán dẫn: những bộ chuyển mạch điện tử nhỏ xíu, dựa vào đó mà mạch logic của chip điện tử được xây dựng, cho phép nó xử lý thông tin.
Trong một bài báo đăng ngày 19 tháng 4 năm 1965, Moore đã dự đoán rằng bằng cách thu nhỏ các bóng bán dẫn, các kĩ sư có thể tăng gấp đôi số lượng các bóng bán dẫn có thể lắp đặt trên một chip điện tử mỗi năm. (Sau đó, ông sửa lại dự báo của mình thành mỗi 2 năm, như cách mà định luật thường được nêu). Tăng gấp đôi trong một khoảng thời gian định kỳ là tăng trưởng theo cấp số nhân: không phải là một khái niệm dễ hiểu với những người suy nghĩ đơn giản. Intel tính toán rằng các bóng bán dẫn mà họ sản xuất ra ngày nay chạy hiệu quả gấp 90.000 lần và có giá thành rẻ hơn 60.000 lần so với cái đầu tiên được Intel sản xuất vào năm 1971. Nếu một chiếc xe hơi sử dụng 15 lít xăng cho mỗi 100 km và tốn 15.000 đô la Mỹ, thì để nâng cao hiệu năng với cách tương tự, nó sẽ tiêu thụ ít hơn 2/10 mililit xăng trên mỗi 100 km với chi phí (của chiếc xe) chỉ bằng một phần tư.
Tuy nhiên trong thế giới vật lý của chúng ta sự tăng trưởng theo cấp số nhân cuối cùng cũng đến hồi kết. Dự đoán về cái chết của định luật Moore cũng xuất hiện từ khi nó ra đời. Tuy vậy, định luật vẫn thường thách thức những người hoài nghi, mang lại lợi ích cho chúng ta khi được sử dụng những thiết bị điện tử tiêu dùng nhỏ và mạnh mẽ. Tuy nhiên, cuối cùng, các dấu hiệu đang dồn tích lại, cho thấy rằng định luật đang dần đuối sức. Vấn đề không phải là chúng ta sắp chạm đến giới hạn vật lý (mặc dù việc sản xuất các bóng bán dẫn chỉ rộng 14 nanomet, hay một phần tỷ mét –công nghệ tiên tiến nhất hiện tại- có thể khá phức tạp). Intel nói rằng công ty có thể duy trì được định luật thêm ít nhất 10 năm nữa, rốt cuộc làm nhỏ bóng bán dẫn xuống còn 5 nanomet, bằng khoảng độ dày của một màng tế bào. Và các chiến lược khác cung cấp những cách bổ sung để tăng hiệu suất: hãng cũng đã bắt đầu ngăn xếp lại các cấu phần, mà về cơ bản giống như xây dựng các chip 3D.
Nếu định luật Moore bắt đầu yếu đi, thì nguyên nhân chính là do yếu tố kinh tế. Như đã được trình bày ban đầu bởi Moore, định luật này không chỉ nói về việc giảm kích cỡ của bóng bán dẫn, mà còn về việc giảm giá của chúng. Cách đây vài năm, khi các bóng bán dẫn rộng 28 nanomet là công nghệ tiên tiến nhất, các nhà sản xuất chip nhận ra rằng chi phí thiết kế và sản xuất của họ bắt đầu tăng mạnh. Những nhà máy chế tạo thiết bị bán dẫn mới giờ đây có giá hơn 6 tỉ đôla Mỹ. Nói cách khác: bóng bán dẫn có thể được thu nhỏ hơn nữa, nhưng bây giờ chúng đang trở nên đắt hơn. Và với sự nổi lên của điện toán đám mây, việc nhấn mạnh tốc độ bộ vi xử lý ở máy tính để bàn và máy tính xách tay đã không còn cần thiết nữa. Thành phần chính của phân tích đã không còn là bộ vi xử lý nữa, mà là các giá đặt server hoặc thậm chí trung tâm dữ liệu. Câu hỏi đặt ra không phải là có bao nhiêu bóng bán dẫn có thể nén vào một con chip, mà là về mặt kinh tế sản xuất tới mức nào thì là hiệu quả. Định luật Moore sẽ đi đến hồi kết, nhưng trước tiên nó đã trở nên không còn phù hợp (về mặt kinh tế) nữa.
