Niedawno pisaliśmy o tym, że czasem barierą postępu technologicznego jest zbyt mały rynek. I w tym upatrywaliśmy źródeł powolnego tempa podboju przestrzeni kosmicznej przez człowieka.
Dziś – korzystając z faktu, że zbliża się majówka – chcielibyśmy kontynuować ten temat, ale z bardziej optymistycznej strony: postępu technologicznego, który dla odmiany okazał się spektakularnie szybki. Mowa o wydajności obliczeniowej komputerów, która od ponad 50 lat, zgodnie z tzw. Prawem Moore’a rośnie w tempie wykładniczym w miarę podwajania się liczby tranzystorów w procesorze co mniej więcej dwa lata.
Prawo Moore’a jako metafora postępu technologicznego jest powszechnie znane. Ale ma ono również swój społeczno-ekonomiczny wymiar, który rzadko się dostrzega. Nie działa ono bowiem samoistnie, ale jest wynikiem skoordynowanych inwestycji nauki oraz biznesu na wszystkich etapach łańcucha dostaw przemysłu elektronicznego. „Skoordynowanych” nie znaczy odgórnie zaplanowanych. Cały proces odbywa się trochę na zasadzie koordynacji rynkowej, która zamienia prawo Moore’a w samospełniającą się przepowiednię.
Co zrobić, aby zwiększyć gęstość tranzystorów?
Upchnięcie większej liczby tranzystorów w mikroprocesorze wymaga zazwyczaj zmiany całego procesu technologicznego ich wytwarzania, aby były one fizycznie mniejsze. Oznacza to, że po pierwsze naukowcy muszą wynaleźć bardziej precyzyjne metody rzeźbienia ścieżek przewodzących, tak aby miały one coraz mniejszą – liczoną w nanometrach – grubość. Następnie inżynierowie muszą zamienić te metody w niezawodne procesy technologiczne. Kolejni ludzie muszą te procesy zamienić w działające linie produkcyjne i fabryki. Jeszcze inni ludzie muszą zaprojektować, wyprodukować i sprzedać urządzenia, które z nowych mikroprocesorów będą korzystać. Cały ten cykl zajmuje dekady.
Przykładowo, najbardziej obecnie zaawansowana architektura mikroprocesorów opiera się na litografii o grubości 3 nm. Pierwsze potrzebne do jej zbudowania badania naukowe datuje się na początek pierwszej dekady lat 2000. Decyzja o komercjalizacji nowej technologii zapadła w TSMC (lidera branży półprzewodników) w 2017 r. Pierwsze dostawy nowych mikroprocesorów miały miejsce w ubiegłym roku i wciąż jeszcze (chyba) nie ma na rynku urządzeń, które miałyby je w środku.
Prace nad tą generacją mikroprocesorów trwały oczywiście równolegle z opracowywaniem, doskonaleniem i wycofywaniem kilku wcześniejszych generacji mikroprocesorów. Zajmują się tym tysiące niezwykle wyspecjalizowanych firm, kierując się nie wspólnym planem działania, ale głównie przekonaniem w niezawodność prawa Moore’a. Skoro liczba tranzystorów w procesorze ma się podwajać +/- co dwa lata i mniej więcej wiadomo, jakie inwestycje są potrzebne, żeby tak się działo, to nie pozostaje nic innego, aby te inwestycje zrealizować. I w efekcie spełnić prawo Moore’a.
Motorem Prawa Moore’a jest też duży rynek na coraz gęściej upakowane tranzystory
Przemysł półprzewodnikowy nie ściga się w zmniejszaniu tranzystorów dla czystego sportu. Inwestycje, jakie są do tego potrzebne liczone są w dziesiątkach miliardów dolarów rocznie. Nie byłyby one możliwe, gdyby nie były postrzegane jako bardzo rentowne i mało ryzykowne, czyli był na nie naprawdę duży rynek. Oprócz zwykłej elektroniki użytkowej, odbiorcami coraz bardziej wydajnych procesorów przez wiele lat była branża kryptowalut oraz sztucznej inteligencji. Szybkie procesory GPU okazały się zwykle sprawnymi narzędziami trenowania sieci neuronowych oraz wydobywania bitcoinów (i innych kryptowalut).
Podsumowując, ponad pięć dekad postępu w zwiększaniu wydajności obliczeniowej procesorów było możliwe nie tylko dzięki rozwojowi technologii, ale dzięki bardzo dużemu i stabilnemu rynkowi na coraz szybsze komputery. Co pozwoliło bezpiecznie biznesowi obstawiać, że prawo Moore’a nie przestanie działać i w ten sposób podtrzymywać jego działanie.
Postęp wydajności obliczeniowej procesorów albo prawo Moore’a (skala logarytmiczna)
Zespół Analiz i Prognoz Rynkowych Banku Pekao
