¿La ley de Moore está desactualizada?

En 1965, la publicación Electronics publicó un artículo escrito por el Dr. Gordon E. Moore, director de investigación y desarrollo de Fairchild Semiconductor. Moore tituló el artículo "Metiendo más componentes en los circuitos integrados". Observó que las empresas de semiconductores como Fairchild podían duplicar la cantidad de componentes discretos en una pulgada cuadrada de silicio cada 12 meses.

Este es un tipo de crecimiento exponencial. Un chip de 6,5 centímetros cuadrados (pulgadas cuadradas) fabricado en 1964 tendría la mitad de componentes, como transistores , que un chip fabricado en 1965. Moore predijo que esta tendencia continuaría indefinidamente hasta que los fabricantes de chips encontraran barreras fundamentales que bloquean su progreso.

La observación de Moore dependía de dos factores importantes: los avances tecnológicos y la economía de la fabricación en masa. Para que su observación siga siendo válida, tenemos que innovar y encontrar nuevas formas de crear elementos cada vez más pequeños en un chip. Pero también tenemos que asegurarnos de que el proceso de fabricación sea económicamente viable, o no habrá forma de apoyar un mayor desarrollo.

Hoy llamamos a la observación de Moore Ley de Moore . A pesar del nombre, no es realmente una ley. No existe una regla fundamental en el universo que guíe qué tan poderoso será un circuito integrado recién hecho en un momento dado. Pero la Ley de Moore se ha convertido en una especie de profecía autocumplida a medida que los fabricantes de chips se han esforzado por mantenerse al día con las predicciones que hizo el Dr. Moore en 1965. Ya sea por orgullo o simplemente por el deseo de liderar el mercado, empresas como Intel han gastado miles de millones de dólares en investigación y desarrollo para mantener el ritmo.

Entonces, ¿sigue siendo relevante esta observación de casi 50 años?

Parece que con cada año que pasa, algún experto en tecnología o periodista predice que la Ley de Moore llegará a su fin. Los componentes de los microprocesadores actuales ahora están en la nanoescala, una escala tan pequeña que ni siquiera se pueden ver los elementos individuales con un potente microscopio de luz. La física se comporta de manera diferente a este tamaño y la mecánica cuántica comienza a reemplazar a la física clásica. Las cosas se ponen bastante raras.

Por ejemplo, está el túnel cuántico. Imagina que un electrón no es una partícula con una posición definida. En cambio, es una partícula que se comporta como una onda. La probabilidad de la posición del electrón varía dentro de la onda. En cierto modo, la onda parece una curva de campana: los extremos estrechos representan áreas donde es posible, pero no probable, que esté el electrón. La amplia sección central representa el área donde es más probable que se encuentre el electrón.

A medida que esta onda se acerca a una barrera, como un espacio entre dos conductores, un extremo de la onda podría superponerse a la barrera y tocar el otro conductor. Eso significa que el electrón tiene el potencial de estar al otro lado de la brecha. Si el potencial está ahí, eso significa que a veces el electrón está del otro lado. Es como si el electrón atravesara la barrera.

En un microprocesador , esto es lo que llamaríamos algo malo. Puede pensar en un microprocesador como un complejo sistema de carreteras por el que viajan los electrones. Los transistores en los microprocesadores son puertas, gobiernan el flujo de tráfico. Una puerta cerrada no debe permitir el paso de electrones. Pero si logra que las puertas sean lo suficientemente delgadas, reduciendo aún más esos elementos para mantenerse al día con la Ley de Moore, comienza a encontrar problemas cuánticos como el túnel de electrones. La fuga de electrones causará errores en la computadora ya que el microprocesador obtiene resultados incorrectos en sus cálculos.

A lo largo de los años, los ingenieros han encontrado nuevas formas de construir transistores a nanoescala mientras minimizan efectos como el efecto túnel cuántico. A veces, esto implica el uso de un tipo diferente de material dentro de las puertas del transistor. A veces, significa crear una puerta tridimensional para aumentar la eficiencia del microprocesador. Estos han ayudado a las empresas a seguir el ritmo de las predicciones de la Ley de Moore. Pero otra razón por la que la Ley de Moore no ha desaparecido es porque seguimos jugando con la definición.

Originalmente, la Ley de Moore cubría un concepto bastante específico: la cantidad de componentes discretos en un circuito integrado recién fabricado se duplica cada 12 meses. Hoy, cambiamos un poco ese número: escuchará a personas en la industria tecnológica decir que es cada 18 a 24 meses. Y no solo estamos hablando de la cantidad de elementos en un chip.

Una forma común de reformular la observación de Moore es decir que durante un período de tiempo determinado (nuevamente, generalmente entre 18 y 24 meses), la potencia de procesamiento de los microprocesadores se duplica. Esto no significa necesariamente que haya el doble de transistores en un chip en 2012 que en 2010. En su lugar, podemos encontrar nuevas formas de diseñar chips para hacerlos más eficientes, dándonos un impulso en la velocidad de procesamiento sin la necesidad de crecimiento exponencial.

Al redefinir la Ley de Moore para que estemos analizando la potencia de procesamiento en lugar de los componentes físicos, hemos ampliado la utilidad de la observación. Las empresas pueden combinar los avances en la tecnología de fabricación con mejores diseños de arquitectura de microprocesadores para mantenerse al día con la ley.

¿Redefinir la Ley de Moore de esta manera es similar a hacer trampa? ¿Importa? En 1965, Moore predijo que un chip fabricado en 1975 tendría 65.000 transistores si su observación fuera cierta. Hoy, Intel construye procesadores que tienen 2600 millones de transistores [fuente: Intel ]. Las computadoras pueden procesar datos mucho más rápido hoy que hace décadas: una PC doméstica tiene un impacto tan grande como algunas de las primeras supercomputadoras.

Otra forma de ver la pregunta es preguntar si importa si las computadoras son dos veces más poderosas hoy que hace dos años. Si vivimos en una era posterior a la PC, como sugirió una vez Steve Jobs, entonces podría significar que los microprocesadores más rápidos no son tan relevantes como solían ser. Puede ser más importante que nuestros dispositivos sean portátiles y de bajo consumo. Si ese es el caso, podemos ver que la Ley de Moore llega a su fin no porque nos topemos con algún tipo de limitación fundamental, sino porque no tiene sentido económico seguir ampliando los límites de lo que podemos hacer.

Algunos segmentos de la población que compra computadoras seguirán exigiendo los más altos estándares de procesamiento. Los entusiastas de los videojuegos y las personas que trabajan con medios de alta definición necesitan, o anhelan, toda la potencia de procesamiento que puedan obtener. Pero ¿qué pasa con el resto de nosotros?

Incluso si todas nuestras computadoras personales se convierten en terminales tontas que acceden a todo a través de la nube, en algún lugar tendrá que haber una computadora con un procesador potente. Quizás veamos otra nueva definición de la Ley de Moore con un tiempo de espera más largo antes de que los procesadores dupliquen su potencia. Con su historia mutable, parece probable que la Ley de Moore se mantenga por un tiempo más de una forma u otra.

Para mí, el aspecto más fascinante de la Ley de Moore es su efecto en la industria de los microprocesadores. Es un objetivo que todos quieren cumplir. Inspira a los ingenieros a probar nuevos enfoques y materiales en lugar de arriesgarse a quedarse atrás. En última instancia, esta observación guió a la industria y allanó el camino para las eras de la PC y la post-PC.

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Fuentes