A Lei de Moore está desatualizada?

Em 1965, a publicação Electronics publicou um artigo escrito pelo Dr. Gordon E. Moore, diretor de pesquisa e desenvolvimento da Fairchild Semiconductor. Moore intitulou o artigo "Colocando mais componentes em circuitos integrados". Ele observou que empresas de semicondutores como a Fairchild podiam dobrar o número de componentes discretos em uma polegada quadrada de silício a cada 12 meses.

Este é um tipo de crescimento exponencial. Um chip de polegada quadrada (6,5 centímetros quadrados) fabricado em 1964 teria metade do número de componentes - como transistores - como um chip fabricado em 1965. Moore previu que essa tendência continuaria indefinidamente até que os fabricantes de chips encontrassem barreiras fundamentais que bloqueiam seu progresso.

A observação de Moore dependia de dois fatores importantes: avanços tecnológicos e a economia da fabricação em massa. Para que sua observação permaneça válida, temos que inovar e encontrar novas maneiras de criar elementos cada vez menores em um chip. Mas também temos que garantir que o processo de fabricação seja economicamente viável, ou não haverá como apoiar mais desenvolvimento.

Hoje, chamamos a observação de Moore de Lei de Moore . Apesar do nome, não é realmente uma lei. Não há nenhuma regra fundamental no universo que guie o quão poderoso um circuito integrado recém-criado será em um determinado momento. Mas a Lei de Moore tornou-se uma profecia auto-realizável à medida que os fabricantes de chips se esforçaram para acompanhar as previsões que o Dr. Moore fez em 1965. Seja por orgulho ou simplesmente pelo desejo de liderar no mercado, empresas como a Intel gastaram bilhões de dólares em pesquisa e desenvolvimento para manter o ritmo.

Então, essa observação de quase 50 anos ainda é relevante?

Parece que a cada ano que passa, algum especialista em tecnologia ou jornalista prevê que a Lei de Moore chegará ao fim. Os componentes dos microprocessadores de hoje estão agora em nanoescala - uma escala tão pequena que você não pode nem ver elementos individuais usando um poderoso microscópio de luz. A física se comporta de maneira diferente nesse tamanho e a mecânica quântica começa a assumir o controle da física clássica. As coisas ficam bem estranhas.

Por exemplo, há o tunelamento quântico. Imagine que um elétron não é uma partícula com uma posição definida. Em vez disso, é uma partícula que se comporta como uma onda. A probabilidade da posição do elétron varia dentro da onda. De certa forma, a onda parece uma curva de sino - as extremidades estreitas representam áreas onde é possível - mas não provável - que o elétron esteja. A ampla seção do meio representa a área onde o elétron provavelmente seria encontrado.

À medida que essa onda se aproxima de uma barreira, como uma lacuna entre dois condutores, uma extremidade da onda pode se sobrepor à barreira e tocar o outro condutor. Isso significa que o elétron tem o potencial de estar do outro lado da lacuna. Se o potencial estiver lá, isso significa que às vezes o elétron está do outro lado. É como se o elétron passasse pela barreira.

Em um microprocessador , isso é o que chamaríamos de algo ruim. Você pode pensar em um microprocessador como um complexo sistema de estradas por onde os elétrons viajam. Os transistores nos microprocessadores são portões -- eles controlam o fluxo de tráfego. Um portão fechado não deve permitir a passagem de elétrons. Mas se você conseguir os portões finos o suficiente - encolhendo esses elementos ainda mais para acompanhar a Lei de Moore - você começa a encontrar problemas quânticos, como tunelamento de elétrons. O vazamento de elétrons causará erros no computador, pois o microprocessador obtém resultados errados em seus cálculos.

Ao longo dos anos, os engenheiros descobriram novas maneiras de construir transistores em nanoescala, minimizando efeitos como o tunelamento quântico. Às vezes, isso envolve o uso de um tipo diferente de material dentro das portas do transistor. Às vezes, isso significa criar um portão tridimensional para aumentar a eficiência do microprocessador. Isso ajudou as empresas a acompanhar as previsões da Lei de Moore. Mas outra razão pela qual a Lei de Moore não desapareceu é porque continuamos brincando com a definição.

Originalmente, a Lei de Moore cobria um conceito bastante específico: o número de componentes discretos em um circuito integrado recém-fabricado dobra a cada 12 meses. Hoje, nós falsificamos um pouco esse número - você ouvirá pessoas na indústria de tecnologia dizerem que é a cada 18 a 24 meses. E não estamos falando apenas do número de elementos em um chip.

Uma maneira comum de reformular a observação de Moore é dizer que, por um determinado período de tempo (novamente, geralmente entre 18 e 24 meses), o poder de processamento dos microprocessadores dobra. Isso não significa necessariamente que há duas vezes mais transistores em um chip em 2012 do que em 2010. Em vez disso, podemos encontrar novas maneiras de projetar chips para torná-los mais eficientes, aumentando a velocidade de processamento sem a necessidade de crescimento exponencial.

Ao redefinir a Lei de Moore para que estejamos olhando para o poder de processamento em vez de componentes físicos, ampliamos a utilidade da observação. As empresas podem combinar avanços na tecnologia de fabricação com melhores projetos de arquitetura de microprocessador para acompanhar a lei.

Redefinir a Lei de Moore é semelhante a trapacear? Isso importa? Em 1965, Moore previu que um chip fabricado em 1975 teria 65.000 transistores se sua observação fosse verdadeira. Hoje, a Intel fabrica processadores que possuem 2,6 bilhões de transistores [fonte: Intel ]. Os computadores podem processar dados muito mais rápido hoje do que décadas atrás - um PC doméstico é tão poderoso quanto alguns dos primeiros supercomputadores.

Outra maneira de encarar a questão é perguntar se importa se os computadores são duas vezes mais poderosos hoje do que eram há dois anos. Se vivemos em uma era pós-PC, como Steve Jobs sugeriu uma vez, isso pode significar que microprocessadores mais rápidos não são tão relevantes quanto costumavam ser. Pode ser mais importante que nossos dispositivos sejam eficientes em termos de energia e portáteis. Se for esse o caso, podemos ver a Lei de Moore chegar ao fim não porque atingimos algum tipo de limitação fundamental, mas porque não faz sentido econômico continuar empurrando os limites do que podemos fazer.

Alguns segmentos da população que compra computadores continuarão a exigir os mais altos padrões de processamento. Entusiastas de videogames e pessoas que trabalham com mídia de alta definição precisam - ou desejam - todo o poder de processamento que puderem obter. Mas e o resto de nós?

Mesmo que todos os nossos computadores pessoais se transformem em terminais burros que acessam tudo pela nuvem, em algum lugar será necessário haver um computador com um processador poderoso. Talvez vejamos outra nova definição da Lei de Moore com um lead time maior antes que os processadores dobrem em poder. Com sua história mutável, parece provável que a Lei de Moore permaneça por mais algum tempo de uma forma ou de outra.

Para mim, o aspecto mais fascinante da Lei de Moore é seu efeito na indústria de microprocessadores. É uma meta que todos querem cumprir. Inspira os engenheiros a experimentar novas abordagens e materiais em vez de correr o risco de ficar para trás. Em última análise, essa observação guiou a indústria e abriu o caminho para as eras do PC e pós-PC.

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