Moore’s Law หรือกฎของมัวร์นั้นสำหรับผู้ที่คลุกคลีอยู่ในวงการอุตสาหกรรมเทคโนโลยีน่าจะรู้จักกันดีครับ โดยกฎของมัวร์นั้นเป็นกฎที่ถูกตั้งขึ้นมาโดยคุณ Gordon Moore ซึ่งเป็นผู้ร่วมก่อตั้ง Intel คนหนึ่งโดยได้มีการเปิดเผยกฎดังกล่าวนี้มาตั้งแต่ในปี 1965 แล้ว สาระสำคัญของกฎของมัวร์นั้นก็คือการกล่าวถึงอุตสาหกรรมการผลิตโดยสารกึ่งตัวนำจะช่วงให้แผงวงจรสามารถที่จะเพิ่มจำนวนทรานซิสเตอร์ได้เป็น 2 เท่าบนขนาดแผงวงกรเท่าเดิมในทุกๆ 2 ปี หรือเอาง่ายๆ เลยก็คือทุกๆ 2 ปีนั้นแผงวงจรที่ใช้สารกึ่งตัวนำในการผลิตจะสามารถใส่ทรานซิสเตอร์ไดเพิ่มขึ้นเท่าตัวนั่นเองครับ
การที่เราสามารถที่จะเพิ่มทรานซิสเตอร์ลงไปเป็น 2 เท่าในระยะเวลาทุกๆ 2 ปีนั้นก็หมายความว่าชิปรุ่นใหม่ที่ออกตามหลังมาหลังจาก 2 ปีผ่านไปจะมีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้นกว่าเดิมในขณะที่ราคานั้นจะยังคงเท่ากับของเดิมทำให้ผู้ผลิตสามารถที่จะใส่อะไรต่างๆ เข้ามาได้มากขึ้นกว่าเดิมนั่นเองครับ แน่นอนครับว่าตั้งแต่ในยุค 1965 เป็นต้นมานั้นผู้ผลิตต่างก็ผลิตชิปรวมไปถึงแผงวงจรต่างๆ อย่างเป็นไปตามกฎของมัวร์อย่างสม่ำเสมอ ทว่าอย่างไรก็แล้วแต่นั้นกฎของมัวร์ไม่ใช่กฎที่จะคงอยู่อย่างถาวรครับดังจะเห็นได้ว่าผู้ผลิตต่างๆ ในปัจจุบันนั้นก็พยายามที่จะทำลายกฎของมัวร์กันอยู่เรื่อยๆ ทว่าทำยังไงก็ไม่สามารถที่จะเอาชนะกฎดังกล่าวนี้ได้สักทีครับ
จะเห็นได้ครับว่าจริงๆ ในความเป็นจริงนั้นหากจะยึดตามหลักกฎของมัวร์นั่นหมายความว่าในทุกๆ 2 ปีนั้นเราจะมีการลดขนาดของชิปลงราวๆ 1 µm แต่กลับกลายเป็นว่า ณ เวลาปัจจุบันนั้นเราได้ใช้ชิปที่มาพร้อมกับขนาดเพียงแค่ 7 nm แล้ว แต่กระนั้นทรานซิสเตอร์ภาพในก็ยังคงเป็นไปตามกฎของมัวร์อยู่ดีครับ สิ่งที่จะเข้ามาในการทำให้กฎของมัวร์สิ้นสุดได้นั้นจะประกอบไปด้วยปัจจัย 3 อย่างด้วยกันคือ
- impurities หรือสิ่งสกปรกบนสารกึ่งตัวน้ำมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ เพราะในทางปฎิบัตินั้นไม่สามารถที่จะทำให้สารกึ่งตัวนำสะอาดหมดได้จริงเนื่องจากมันมีปัจจัยในการผลิตเข้ามาเกี่ยวข้องโดยปัจจัยที่ใหญ่ที่สุดก็คือเรื่องของความร้อนที่ไม่ว่าสารจะเล็กมากขนาดไหนทว่าเมื่อตีเสร็จแล้วมันก็จะยังคงขยายตัวขึ้นมามากกว่าตอนที่ทำการตีอยู่อย่างเสมอๆ ยดตัวอย่างง่ายๆ ก็คือเพรชที่เวลาทำการเจียร์หรือกดแล้วนั้นก็จะยังคงมีสิ่งเจือปนหลงอยู่บนพื้นผิวเพชรเสมอ(ถึงแม้ว่าตาเปล่าจะมองไม่เห็น) ซึ่งนั่นเลยทำให้หากเป็นสารกึ่งตัวนำแล้วนั้นก็อาจจะถึงขั้นไม่สามารถใช้งานได้หรือหากใช้ได้ก็จะกลายเป็นว่าเราเสียพื้นที่ ณ จุดดังกล่าวไปครับ
- lithography หรือปริ้นท์ทรานซิสเตอร์ลงไปบนแผงวงจรสารกึ่งตัวนำซึ่งโดยปกตินั้นจะต้องใช้แสงในการปริ้นท์เข้าไปเพื่อที่จะทำให้ตัวแผงวงจรนั้นมีพื้นผิวที่เหมาะสมกับทรานซิสเตอร์ต่างๆ เหล่านั้น ยิ่งเราทำให้ทรานซิสเตอร์เล็กลงมากขึ้นเท่าไรนั้นเราก็ต้องสร้างให้ฐานวงจรมีร่องที่จะวางทรานซิสเตอร์ดังกล่าวลงไปให้ได้มากที่สุด ในจุดนี้นั้นเราก็จะมีการใช้เทคนิคที่เรียกว่า multi-patterning ทว่าหลังจากที่เวลาผ่านไปแล้วนั้นเรากลับได้พบว่าวิธีการดังกล่าวไม่เพียงพอที่จะทำเช่นนั้นอีกต่อไปดังนั้นแล้วทางผู้ผลิตชิปก็ต้องหาเทคนิคทางด้านอื่นเข้ามาช่วยซึ่งเทคนิคที่เข้ามาช่วยนั้นก็จะเป็นเทคนิคเรื่องของกหารใช้แสงอย่างเช่น Extreme UV หรือ EUV เป็นต้น ซึ่งแน่นอนครับว่าการลดขนาดวงจรแล้วเล่นกับแสงแบบนี้นั้นย่อมทำให้เกิดปัญหาต่างๆ ตามมาเพราะนั่นอาจจะหมายถึงเกิดข้อผิดพลาดได้จนเป็นสาเหตุที่ทำให้เราไม่สามารถที่จะใช้แผงวงจรดังกล่าวนั้นได้อีกต่อไป(เห็นกันชัดๆ จากทาง Intel กับปัญหาที่พบบนกระบวนการผลิตที่ระดับ 10 nm ซึ่งผปลลัพธ์ที่ได้จากการผลิตไม่มีมาตรฐานมากพอที่จะสามารถผลิตชิปได้เป็นจำนวนมากนั่นเอง)
- economics of scale หรือปัญหาทางด้านต้นทุนซึ่งหากต้องการทำกฎของมัวร์ให้เป็นไปได้เรื่อยๆ แล้วนั้นมันจะไปสร้างความเป็นจริงอย่างหนึ่งก็คือทางผู้ผลิตต้องเพิ่มต้นทุนในการผลิตใหม่ทุกๆ 2 ปีเพื่อที่จะทำให้ตัวชิปนั้นมีขนาดเล็กลงมากพอจนสามารถที่จะใส่ทรานซิสเซอร์เพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าในทุกๆ ระยะเวลา 2 ปี โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับกระบวนการผลิตที่เล็กลงเรื่อยๆ นั้นการพัฒนากระบวนการผลิตต่างๆ ก็จะยากขึ้นตามเรื่อยๆ จนทำให้ต้นทุนที่จะต้องใช้ไม่ว่าจะเป็นการพัฒนาหรือสร้างโรงงานให้รองรับมีต้นทุนเพิ่มเข้ามาเป็นอย่างมากนั่นเองครับ
แน่นอนครับว่าเพื่อที่จะต้องทำให้การผลิตนั้นเป็นไปตามกฎของมัวร์ดังนั้นเองแล้วทางผู้ผลิตก็ต้องหาวิธีการผลิตชิปแบบใหม่ซึ่งนั่นเลยกลายเป็นการก่อกำเนิดให้เกิดการผลิตชิปที่มีการวางชั้นของทรานซิสเตอร์ในรูปแบบ 3 มิตินั้นเอง ทว่าแน่นอนครับไม่ว่าจะเป็นการผลิตรูปแบบ 3 มิติแบบไหนนั้นการพัฒนาย่อมมาพร้อมกับเงินทุนที่มากขึ้นๆ เรื่อยๆ โดยหากดูจากภาพด้านบนนั้นจะเห็นได้ครับว่าการผลิตชิปตามปกติที่เรียกว่า Planar FET นั้นจะทำให้มีพื้นที่ในการจัดวางทรานซิสเตอร์ค่อนข้างน้อย ทว่าในปัจจุบันนั้นทางผู้ผลิตเริ่มเปลี่ยนวิธีใหม่มาใช้เป็น FinFet ที่ตัวประตูสำหรับการวางตำแหน่งหน้าสัมผัสนั้นเปลี่ยนไปจนทำให้เราสามารถที่จะวางทรานซิสเตอร์เพิ่มขึ้นไปได้เป็นต้นครับ
เอาล่ะครับมาถึงจุดสรุปในส่วนที่ว่าเมื่อมันมีปัญหาในการผลิตต่างๆ มากมายอย่างนี้ในปัจจุบันดังนั้นแล้วกฎของมัวร์นั้นจะยังคงสามารถใช้งานต่อไปได้หรือไม่ คำตอบนั้นก็คือมันยังคงมีความเป็นไปได้ครับอย่างน้อยก็อาจจะไปจนถึงปี 2025 หรือว่ามากกว่านั้นอีก(ปี 2025 คือปีที่มัวร์คาดเอาไว้ว่าจะไม่สามารถใช้กฎของเขาได้อีกต่อไป) เพราะว่าหลายๆ บริษัทผู้ผลิตนั้นยังคงนิยมและพยายามเป็นอย่างยิ่งที่จะทำตามกฎของมัวร์อยู่(รวมถึงทำลายกฎมัวร์ด้วยการเพิ่มทรานซิสเตอร์ลงไปบนชิปให้เร็วกว่าทุกๆ 2 ปี) ทว่าสิ่งหนึ่งที่เราเห็นได้ชัดเลยในปัจจุบันนั้นก็คือกฎของมัวร์นั้นเริ่มที่จะยากแล้วในทางปฎิบัติจริงๆ แต่การที่มันยังสามารถอยู่ต่อไปได้นี้นั้นก็ต้องยอมรับล่ะครับว่ามัวร์นั้นถือได้ว่าเป็นคนเก่งคนหนึ่งเลยทีเดียวครับ
ที่มา : techpowerup
