Popular Science：コンピューターの歴史が始まって以来、マイクロチップのサイズは小さくなり続けています。1965年にインテルの共同創設者ゴードン・ムーア氏が「トランジスタの集積密度は18~24ヶ月ごとに倍増する」と予測し、これまでその通りになってきました。

しかし、多くのコンピューター科学者やエンジニアが、従来のシリコンの集積回路は、まもなく小型化の限界に達すると考えています。

ではどうなるのか？　それは誰にもわかりません。コンピューターチップの製造企業はすでに新しいハードウェアに向けて布石を打ち始めています。今週IBMが、今後5年間のチップ研究に30億ドルを拠出すると発表しました。同社の全体の研究開発費は変わりませんが、集積回路の小型化（7ナノメートルまで）だけでなく、新しい代替技術の開発にも注力すると宣言したわけです。

小型化が限界に近づいている

ジョージア工科大学のコンピューター科学者トム・コンテ氏は、7ナノメートルのトランジスタは「大型の原子と同じサイズであり、その領域には、未知の量子効果が無数に存在する」と話しています。制御できない量子効果のせいで、チップ製造企業は、信頼性を確保できなくなります。

インテル社は現在、幅22ナノメートルのトランジスタを製造できます。来年には14ナノメートルにする予定だそうです。ムーアの法則は真実であり、ここ数十年、チップに載るトランジスタの数は増え続けてきました。しかし、コンテ氏によると、「最近では、大きな恩恵はなくなった」そうです。1994年から1998年で、CPUのクロック速度は300％アップしました。ところが、2007年から2011年では、33％にとどまっています。

コンテ氏は「シリコンの時代はもうすぐ終わる。コンピューターの設計をやり直すべき時に来ている」と言います。IBMも同じ考えのようです。同社は、最近の発表の中で、チップ開発にブレークスルーをもたらす先進技術について言及しました。これらの技術を使えば、チップを小さくできるだけでなく、効率や信頼性も向上する可能性があります。

IBMが目指す先進技術

そのひとつは量子コンピューティングです。そのゴールはコンピューターの演算能力を高めること。従来のコンピューターは情報を0か1かで扱います。ところが、量子コンピューティングでは0と1に加え、同時にその両方を値に持つことができます。これにより、ひとつのシステムが同時に何百万もの計算を行えることになります。

もうひとつの選択肢は、ニューロシナプティック・コンピューティングです。これは「脳と同じ構造を持つ集積回路」だとコンテ氏は語っています。この技術により、神経システムが得意とする「パターン認識」などのプロセスを模倣するコンピューターが作れます。

ナノフォトニクス（シリコンフォトニクス）は、情報の処理に、電気信号ではなく光パルスを使います。IBMは、ナノフォトニクスが「サーバーのコンピューターチップの間を、大量データが超スピードで動くためのスーパーハイウェイを提供するだろう」と予測しています。

カーボンナノチューブ（原子1個分の厚さのシートがチューブ状に巻かれたもの）をシリコンの替わりに使えば、従来の10倍の速度で処理できるようになります。また、集積回路の構造は変える必要はなく、単純にトランジスタの材料をシリコンからカーボンナノチューブに入れ替えるだけでOKです。

数年の間は、シリコンがもっとも有力な材料

とはいえ、これらの先進技術はいずれも十分な検証がなされていません。また、専門家の中には、シリコンの時代の終焉に懐疑的な人たちもいます。「私はこうしたものに1ドルだって賭けません」とMITのコンピューター科学者シリニ・デバダス氏は言います。「量子技術はまだまだ先です」とデバダス氏。彼はまた、カーボンナノチューブやナノフォトニクスが近い将来にシリコンのライバルになるとは信じていません。

トランジスタの小型化は、7ナノメートル以下の世界になったらスローダウンするでしょう。しかし、デバダス氏は、既存の材料を使ってまだイノベーションの余地があると言います。「なぜシリコンの変異体を開発しないのですか？」と疑問を投げかけています。

デバダス氏は、IBMが誓約した30億ドルは「ささいなもの」に過ぎないと言います。IBMやインテルのようなチップ製造企業は、シリコンのイノベーションの研究に何千億ドルもつぎ込んでいます。

彼は、シリコンのトランジスタの小型化はまだまだ進むと信じています。また、人々が「ポストシリコン」時代を先導する技術を切望しているせいで、IBMの発表が実際よりも重要に見えてしまうのだと言います。

新しい技術がどれほど有望でも、少なくともあと数年はシリコンの時代が続くのは明らかです。「現役なのはシリコンなのです」とデバダス氏。「ほかに競争相手はいません」

Is IBM Making Plans For The End Of Silicon?｜Popular Science

Neel V. Patel（訳：伊藤貴之）