【ムーアの法則】スマートフォンの性能向上には限界が来ているのではないか

集積回路のイラスト

こんにちは、あわどおりです。

今では生活に欠かせないものとなっているスマートフォン。今の時代、スマホ1つで宅配を頼めたり振込が出来たり、仕事が出来たり、更には車の鍵から家電のリモコンにもなります。

今回はそんなスマートフォンをはじめとするコンピューターに関する話題について取り上げていこうと思います。

1年で2倍の成長？ムーアの法則とは

みなさんはムーアの法則という言葉を聞いたことがありますでしょうか。intelの創業メンバーであるゴードン・ムーアさんが提唱したもので、wikiで調べてますとこのような感じにまとめられています。

「部品あたりのコストが最小になるような複雑さは、毎年およそ2倍の割合で増大してきた。短期的には、この増加率が上昇しないまでも、現状を維持することは確実である。より長期的には、増加率はやや不確実であるとはいえ、少なくとも今後10年間ほぼ一定の率を保てないと信ずべき理由は無い。すなわち、1975年までには、最小コストで得られる集積回路の部品数は65,000に達するであろう。私は、それほどにも大規模な回路が1個のウェハー上に構築できるようになると信じている。」 "Cramming more components onto integrated circuits", Electronics Magazine 19 April 1965

上記の文章を簡単にまとめると

毎年コンピューターの性能(回路の密度)は約2倍に向上している。少しのばらつきはあれど、10年間単位で見ると指数関数的に性能は上がる。

といった感じです。実際には18か月で2倍であったりと色々な表現がありますが、今回は1年で2倍ということにしておきます。

この理論で行くと10年後には今の1024倍の性能を持つコンピューターが作られているわけですから、驚きです。

フロッピーディスクの容量が1MBで最近のmicroSDが1TBであり、大きさもかなり小さくなっている点を考えると、1年で2倍の成長というのは間違え出ないということが分かると思います。大きさも100倍くらい違いますし、容量も1000000倍になっていますから、密度ベースで考えると100,000,000倍の成長です。

ムーアの法則には限界が近づいている

そんなムーアの法則ですが、最近になって理論としてではなく、目標として捉えられるようになりました。業界の人間がこの法則に従って新たな半導体を作成しているのです。

newswitch.jp

2年前に5nmの回路幅の半導体が開発されたという記事がありますが、5nmとは大きさにすると原子約50個分です。これ以上小さくしてしまうと、物理的な側面から開発が難しくなってしまいます。もし原子1つ分の大きさの回路幅の半導体を作成しても、通電時に電気が流れることで結合が取れて回路として役に立たない可能性が大きいです。

原子の動きは温度の低下によって抑制できるため、液体窒素やそれより温度が低い液体ヘリウムに漬ければ無理ではないかもしれませんが、実用的ではないです。