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ムーアの法則とは | その現状・限界って?収穫加速の法則も徹底解説

ムーアの法則とは、インテル創業者のひとり、ゴードン・ムーアが提唱した半導体進化の法則ですが、近年になってその限界説が議論されています。ここでは、ムーアの法則とはどのようなものか、概要と現状を解説するとともに、その将来について解説します。
経営企画・マーケティング
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コンピューターの処理能力を支える要である、集積回路の進化を表す指標に、ムーアの法則というものがあります。インテルをはじめとした半導体製造メーカーでは、このムーアの法則に則った半導体進化のロードマップを策定し、それに従った開発を進めています。

しかし現状では、ロードマップ通りの開発速度を維持するのが難しくなりつつあり、ムーアの法則が限界を迎えているのではないか、という議論がなされるようになってきています。

ムーアの法則の限界と、概要や技術的な意味を解説するとともに、ムーアの法則の将来について解説します。

ムーアの法則とは

ムーアの法則とは、コンピューターのCPU等に使われる「半導体のトランジスタ集積率は18ケ月で2倍になる」という経験則に基づいた指標であり、インテル創業者のひとり、ゴードン・ムーアの論文がその元になっています。

ここでいう半導体とは、トランジスタ素子の集積回路のことですが、回路上のスイッチとなるトランジスタの増加は、コンピューターの処理能力向上への早道でした。そのため、集積回路の微細化を進め、同じ面積でより多くのトランジスタを実装する方向の開発が、現在に至るまで継続して行われており、これがムーアの法則の背景となっています。

ムーアの法則の公式

18ケ月でトランジスタ集積率が2倍になる、というムーアの法則をいいかえれば、1.5年で集積回路上のトランジスタ数が2倍になる、ということになります。

これを、n年後のトランジスタ倍率=pとすると、公式は、

となり、2年後に2.52倍、5年後に10.08倍、10年後に101.6倍、20年後には10,321.3倍と加速度を増し、指数関数的に倍率が急上昇していくことになります。

ムーアの法則の技術的意味

では、集積回路上のトランジスタが指数関数的に増えていくという、ムーアの法則は技術的にどのような意味があるのでしょうか。

設備投資等の要因を除き、あくまで数字上の理論ですが、ひとつには「性能向上」が挙げられます。
コンピューターにとって、処理のスイッチとなるトランジスタが2倍になるということは、処理能力が2倍になることを意味しているからです。

もうひとつは「コスト」です。

同じ面積の集積回路上に2倍のトランジスタが実装できるということは、性能が同じでよければ、同じ面積で2倍の集積回路が作れることになり、コストは半分になります。

このような技術的側面を持つムーアの法則は、一般にも広く認知されるとともに、半導体に関わる製品や部品を生産する企業にとっては、無視することのできないものとなっています。

なぜなら、半導体の性能とコストが指数関数的に変化する将来を正確に予測し、それに基づいた開発を計画的に行うことが、企業存続に直結してくるからです。

ムーアの法則の現状と限界

ムーアの法則は、1965年にゴードン・ムーアが論文で提唱してから、既に50年以上を経ていますが、その間、半導体の集積率はほぼ法則通りの進化を遂げてきているといえるでしょう。

しかし、近年になって半導体の微細化のスピードにも陰りが見られるようになってきており、ムーアの法則のペースが維持できない、物理的な限界が近づいている、などを指摘する人も現れています。

見方の分かれる現状

それを象徴するように、ゴードン・ムーア自身が「ムーアの法則は長くは続かないだろう」と、2005年4月のインタビューで発言しています。

しかし、インテルの上級副社長ステイシー・スミス氏が2017年4月に語ったところでは、「ムーアの法則は健在で、さらに大きなステップを踏み出している」と自信を見せており、今後ますます活発化する、モバイルやIoT分野へも意欲的でした。

反面、直後の5月には大手半導体企業NVIDIAのCEO、ジェン・スン・フアン氏が「ムーアの法則は終わった」と語っており、現状認識に関しては意見が割れているといえます。

ムーアの法則の限界

現在の半導体製造プロセスは10nm(1nm=10億分の1メートル)に移行しつつあり、ナノテクノロジーを用いた開発になっています。

これは、トランジスタのサイズが基本的な障壁となる原子サイズまで微細化されることを意味し、物理的な限界が近いと推定されています。

さらに、物理的な限界以前に今後の技術的な障壁となるのは、「現時点でも継続して対応を迫られている問題」「微細化に起因するトランジスタ特性のバラツキ」「リーク電流による電力消費」で、これらを解決する技術の進化速度は、もはやムーアの法則のペースについていけないともいわれています。

ムーアの法則を継承する収穫加速の法則

このように、集積回路の進化が物理的・技術的な限界点を迎えつつある中、「テクノロジーの進化は技術革新を含めて指数関数的に成長を続ける」という収穫加速の法則が提唱され、ムーアの法則を継承するものとして注目を集めるようになっています。

収穫加速の法則とは

収穫加速の法則とは、広義に「進化の速度は本質的に加速度を増していく」というもので、アメリカの発明家・未来学者、レイ・カーツワイルの自著で提唱されている法則です。

収穫加速の法則は、生命の進化も含んだ広義の意味を持つ法則ですが、テクノロジーの分野では「新たな技術が生み出す産物は、次の新たな技術のために使われ、産物に成果を重ねることで、指数関数的に進化する」と捉えられています。

言いかえれば「技術革新による新たな技術が、次世代の技術革新をもたらすまでの時間間隔は、時の経過とともに短くなる」ということを意味しており、半導体の進化のみを表すムーアの法則を、より広義なテクノロジーという観点で捉え直したということができるかもしれません。

集積回路が発展を続ける可能性

カーツワイルは、ムーアの法則による半導体の進化が限界点に近づく中、三次元分子回路という技術革新を迎えることによって、コンピューターの性能としての指数関数的進化は続くと予想しています。

しかし、数値化された人間の脳の能力をスーパーコンピューターが追い越している現在でも、半導体製造の技術的進化によって、それが手の届く範囲にコストダウンされるであろう2020年頃まで発展を続けるとも予想しています。

テクノロジーの進化に対応するには

パーソナルコンピューターの黎明期からその進化を見届けてきた方は、ムーアの法則が実感できるものとして捉えられるかもしれませんし、ムーアの法則が限界を迎えつつあることも実感できるものかもしれません。

また、インターネットの普及により、流通を含む従来の価値観の崩壊と再構築を人々が体験している現在では、収穫加速の法則も実感できるものかもしれません。

普遍的な事象が存在しないともいえる現代では、価値観の変化に対応できる柔軟性が何よりも重要になってくるのかもしれません。

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