Jabarkan Sejarah dari Moore's law

Pada tahun 1959, Douglas Engelbart membahas proyeksi penurunan ukuran sirkuit terpadu (IC) dalam artikel "Mikroelektronika, dan Seni Persamaan". Engelbart mempresentasikan ide-idenya pada Konferensi Sirkuit Solid-State Internasional 1960, di mana Moore hadir di antara hadirin.

Pada tahun yang sama, Mohamed Atalla dan Dawon Kahng menemukan MOSFET (transistor efek medan semikonduktor logam-oksida), juga dikenal sebagai transistor MOS, di Bell Labs. MOSFET adalah transistor pertama yang benar-benar kompak yang dapat diminiaturisasi dan diproduksi secara massal untuk berbagai penggunaan, dengan skalabilitas tinggi  dan konsumsi daya rendah yang menghasilkan kepadatan transistor yang lebih tinggi dan memungkinkan untuk membangun chip IC kepadatan tinggi. Pada awal 1960-an, Gordon E. Moore menyadari bahwa karakteristik kelistrikan dan penskalaan yang ideal dari perangkat MOSFET akan mengarah pada peningkatan tingkat integrasi yang cepat dan pertumbuhan yang tak tertandingi dalam aplikasi elektronik.

Pada tahun 1965, Gordon Moore, yang pada saat itu bekerja sebagai direktur penelitian dan pengembangan di Fairchild Semiconductor, diminta untuk berkontribusi pada edisi ulang tahun ketiga puluh lima majalah Electronics dengan prediksi tentang masa depan industri komponen semikonduktor selama tahun-tahun mendatang. sepuluh tahun mendatang. Tanggapannya adalah artikel singkat berjudul "Menjejalkan lebih banyak komponen ke sirkuit terpadu". Dalam editorialnya, ia berspekulasi bahwa pada tahun 1975 akan mungkin untuk memuat sebanyak 65.000 komponen pada semikonduktor seperempat inci persegi.

Kompleksitas untuk biaya komponen minimum telah meningkat pada tingkat kira-kira dua faktor per tahun. Tentu dalam jangka pendek tingkat ini dapat diperkirakan akan terus berlanjut, jika tidak meningkat. Dalam jangka panjang, tingkat kenaikan sedikit lebih tidak pasti, meskipun tidak ada alasan untuk percaya bahwa itu tidak akan tetap konstan selama setidaknya 10 tahun.

Moore mengemukakan hubungan log-linear antara kompleksitas perangkat (kepadatan sirkuit yang lebih tinggi dengan biaya yang lebih rendah) dan waktu. Dalam sebuah wawancara tahun 2015, Moore mencatat artikel tahun 1965: ". . . Saya baru saja melakukan ekstrapolasi liar yang mengatakan itu akan terus berlipat ganda setiap tahun selama 10 tahun ke depan."

Pada tahun 1974, Robert H. Dennard di IBM mengenali teknologi penskalaan MOSFET yang cepat dan merumuskan apa yang kemudian dikenal sebagai penskalaan Dennard, yang menjelaskan bahwa saat transistor MOS semakin kecil, kerapatan dayanya tetap konstan sehingga penggunaan daya tetap sebanding dengan luas area. Penskalaan dan miniaturisasi MOSFET telah menjadi kekuatan pendorong utama di balik hukum Moore. Bukti dari industri semikonduktor menunjukkan bahwa hubungan terbalik antara kerapatan daya dan kerapatan area ini rusak pada pertengahan 2000-an.

Pada Pertemuan Perangkat Elektron Internasional IEEE 1975, Moore merevisi tingkat perkiraannya,  memprediksi kompleksitas semikonduktor akan terus berlipat ganda setiap tahun hingga sekitar tahun 1980, setelah itu akan menurun ke tingkat dua kali lipat kira-kira setiap dua tahun. Dia menguraikan beberapa faktor yang berkontribusi untuk perilaku eksponensial ini:

Munculnya teknologi logam-oksida-semikonduktor atau metal–oxide–semiconductor (MOS)

Tingkat eksponensial peningkatan ukuran die, ditambah dengan penurunan kepadatan cacat, dengan hasil bahwa produsen semikonduktor dapat bekerja dengan area yang lebih luas tanpa kehilangan hasil pengurangan

Dimensi minimum yang lebih halus

Apa yang disebut Moore sebagai "kecerdasan sirkuit dan perangkat"

Tak lama setelah 1975, profesor Caltech Carver Mead mempopulerkan istilah "hukum Moore". Hukum Moore akhirnya diterima secara luas sebagai tujuan untuk industri semikonduktor, dan itu dikutip oleh produsen semikonduktor yang kompetitif karena mereka berusaha untuk meningkatkan kekuatan pemrosesan. Moore memandang hukum eponimnya sebagai sesuatu yang mengejutkan dan optimis: "Hukum Moore adalah pelanggaran hukum Murphy . Semuanya menjadi lebih baik dan lebih baik". Pengamatan itu bahkan dilihat sebagai ramalan yang terpenuhi dengan sendirinya.

Periode penggandaan sering salah dikutip sebagai 18 bulan karena prediksi rekan Moore, eksekutif Intel David House. Pada tahun 1975, House mencatat bahwa revisi hukum Moore tentang penggandaan jumlah transistor setiap 2 tahun pada gilirannya menyiratkan bahwa kinerja chip komputer secara kasar akan berlipat ganda setiap 18 bulan (tanpa peningkatan konsumsi daya). Hukum Moore terkait erat dengan penskalaan MOSFET, karena penskalaan cepat dan miniaturisasi MOSFET adalah kekuatan pendorong utama di balik hukum Moore. Secara matematis, Hukum Moore meramalkan bahwa jumlah transistor akan berlipat ganda setiap 2 tahun karena dimensi transistor yang menyusut dan peningkatan lainnya. Sebagai konsekuensi dari menyusutnya dimensi, penskalaan Dennard memperkirakan bahwa konsumsi daya per satuan luas akan tetap konstan. Menggabungkan efek ini, David House menyimpulkan bahwa kinerja chip komputer kira-kira akan berlipat ganda setiap 18 bulan. Juga karena penskalaan Dennard, peningkatan kinerja ini tidak akan disertai dengan peningkatan daya, yaitu, efisiensi energi chip komputer berbasis silikon kira-kira dua kali lipat setiap 18 bulan. Penskalaan Dennard berakhir pada tahun 2000-an.  Koomey kemudian menunjukkan bahwa tingkat peningkatan efisiensi yang sama mendahului chip silikon dan Hukum Moore, untuk teknologi seperti tabung vakum.

Arsitek mikroprosesor melaporkan bahwa sejak sekitar 2010, kemajuan semikonduktor telah melambat di seluruh industri di bawah kecepatan yang diprediksi oleh hukum Moore. Brian Krzanich, mantan CEO Intel, mengutip revisi Moore tahun 1975 sebagai preseden untuk perlambatan saat ini, yang dihasilkan dari tantangan teknis dan merupakan "bagian alami dari sejarah hukum Moore".    Tingkat peningkatan dimensi fisik yang dikenal sebagai penskalaan Dennard juga berakhir pada pertengahan 2000-an. Akibatnya, banyak industri semikonduktor telah mengalihkan fokusnya ke kebutuhan aplikasi komputasi utama daripada penskalaan semikonduktor. Namun demikian, produsen semikonduktor terkemuka TSMC dan Samsung Electronics telah mengklaim untuk mengikuti hukum Moore  dengan node 10 nm dan 7 nm dalam produksi massal dan node 5 nm dalam produksi risiko