ムーアの法則（集積度の倍増）

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ムーアの法則とは

ムーアの法則とは、半導体の集積度が約18〜24か月（およそ2年）で2倍になるという経験則です。集積度とは、1つのチップ（＝部品を載せた小さな板）にどれだけたくさんのトランジスタ（＝信号を制御する小さな部品）を詰め込めるか、という密度のことです。

これは数学的に証明された「定理」ではなく、半導体技術者が過去の傾向から見いだした「経験則（＝経験から導いた目安のルール）」です。それでも長年おおむね当たり続けたため、コンピュータ業界の発展を語る指針として有名になりました。

上のツールで▶ボタンを押すと、年代が進むにつれてトランジスタ集積数が倍々に増え、グラフが右上へ急カーブを描いていく様子を確認できます。

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経験則の内容

経験則の中身は「約2年ごとに2倍」というシンプルなものですが、倍々に積み重なるため、年が進むほど増え方が急になります。これを 指数関数的な増加（＝倍々で膨らむ増え方）と呼びます。

どれくらい増えるかを並べると、その勢いが分かります。
・2年後：2倍
・4年後：4倍（2×2）
・10年後：約32倍
・20年後：約1000倍

身近な例で考えると、うわさが広がる速さに似ています。1人が2人に、2人が4人に…と倍々で伝わると、最初はゆっくりでも、あっという間に大勢に広まります。集積度の増加も同じく、倍々の積み重ねで桁違いの差になります。

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現在の状況

ムーアの法則は長年おおむね成り立ってきましたが、近年はかつての倍増ペースが鈍ってきているとされています。理由は、トランジスタを小さくする技術が物理的・技術的な限界に近づいてきたためです。

主な背景には次のようなものがあります。
・微細化の限界：トランジスタが原子レベルに近づき、これ以上小さくしにくい
・発熱の問題：詰め込みすぎると熱がこもり、性能を上げにくい
・製造コストの増大：最先端の製造設備に巨額の費用がかかる

とはいえ集積数の増加が止まったわけではありません。1つの石に複数の頭脳を載せるマルチコア化（＝計算する核を増やす工夫）など、別の方法で性能向上が続けられています。上のツールの最終ステップで、急成長から鈍化へ移っていく流れを確認できます。

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基本情報技術者 練習問題