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2021年、ムーアの法則が崩れる?

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「集積回路の実装密度は18カ月ごとに2倍になる」。このムーアの法則は、1965年にインテル共同創業者のゴードン・ムーア氏が唱えた。経験則だが、集積回路(半導体)の歴史はこの法則を、回路上のトランジスタやリード線といった素子を微細化することで実現してきた。時間とともに技術は進歩し集積回路は高密度化し、それが結果として高性能化、高速化と低価格化を伴う。(中略)

しかしこの法則は、2021年、つまりあと5年で崩れるという。米国半導体工業会(SIA)が出した「2015年の半導体国際ロードマップ」と題するレポートで予測されている。(引用、ITmedia ニュース 8月16日(火)11時44分配信

科学者への影響

科学者に身近なところでは計算化学が最も影響を受けます。10 年前は計算することのできなかった大きな分子も、最近では cpu の性能向上に伴い計算できるようになりました。このまま cpu の性能が向上し続ければ、量子化学計算なんて一瞬で終わるようになるのではないか?と思ってしまいますよね。しかし、 cpu の性能は現在頭打ちになろうとしています。

引用元の記事では、今後は 3 次元方向への回路の拡張が研究されていると書かれています。そのような解決方法に加え、コンピューターの処理性能を上げるという観点で注目されているものに、並列化と量子コンピューターもあります。

並列化?

cpu 1 枚当たりの性能は限界近くまで来てしまったので、それらを複数枚使用して実行速度を上げようという試みです。

スーパーコンピューターに代表されるように、現在並列化の研究が盛んに行われています。しかし、効率的に並列化するためには、ある処理を複数の cpu に割り振り分けることができるようにプログラムも少し書き換えなければなりません。

これは、研究やスポーツに例えることができます。一人では、できることに限界がありますが、研究室または会社など周りの人と協力(並列化)することにより、大きな成果を上げることができます。しかし、複数人に割り振ることができず、一人でこなさなくてはいけない仕事も時にはあります。そのような場合には、割り振ることのできる形にしなくてはなりません(並列化用にプログラムを書き換えなければいけないことに相当)。

量子コンピューター

通常、半導体上の回路に電気が流れる状態を 1 、流れていない状態を 0 と考えます。(そのため、プログラムの実行ファイルであるバイナリーファイルは 0 と 1 で書かれています。)

量子コンピュータには、これら 0 と 1 の重ね合わせの状態が追加されます。そのため、はるかに多くの処理が可能になると考えられていますが、まだまだ研究途上です。

まとめ

ノートパソコンやスマートフォンの普及、家電の高性能化などは、間違いなく半導体の高性能化によって支えられてきました。しかし、それが頭打ちとなろうとしています。どのようにして事態を打開していくのか、今後の展開に注目です。

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