¿Qué es la Ley de Moore y por qué la gente dice que está muerta?

Gordon Moore, cofundador de Intel, es el hombre responsable de la Ley de Moore. Moore hizo una observación de que la densidad de transistores de los circuitos integrados se duplica cada dos años. Algunos dicen que la Ley de Moore ahora está muerta, pero ¿por qué?

Lo que dice la ley de Moore

Gordon Moore hizo su observación original en 1965:

“La complejidad de los costos mínimos de los componentes ha aumentado a un ritmo de aproximadamente un factor de dos por año. Ciertamente, en el corto plazo se puede esperar que esta tasa continúe, si no que aumente. A más largo plazo, la tasa de aumento es un poco más incierta, aunque no hay razón para creer que no se mantendrá casi constante durante al menos 10 años”. – Gordon Moore en Cramming más componentes en circuitos integrados .

Esto se puede interpretar de varias maneras, pero implica dos cosas. Primero, (en ese momento) el Circuito Integrado (IC) más básico duplicaría la densidad de transistores cada año. Segundo, que esto también sería cierto al nivel de costo más bajo. Entonces, si el costo de fabricar un circuito integrado de un tamaño determinado se mantiene estable a lo largo del tiempo (teniendo en cuenta la inflación), esto significaría que el costo por transistor se reduciría a la mitad cada dos años.

Este es un nivel sorprendente de crecimiento exponencial demostrado por el "problema del trigo y el tablero de ajedrez", donde si coloca un grano de trigo (o arroz) en el primer cuadrado y luego duplica la cantidad para cada cuadrado sucesivo, estaría bien ¡más de 18 quintillones de granos por cuadrado 64!

Más tarde, Moore revisó su observación para extender el tiempo a una vez cada dieciocho meses y, finalmente, una vez cada dos años. Entonces, mientras la densidad de transistores todavía se está duplicando, el ritmo parece estar desacelerándose.

En realidad no es una ley

Aunque ha sido apodada la “Ley de Moore”, no es una ley en el sentido estricto de la palabra. En otras palabras, no es como una ley natural que describe cómo funcionan cosas como la gravedad. Es una observación y una proyección de tendencias históricas hacia el futuro.

En promedio, la Ley de Moore se ha mantenido desde 1965 y, de alguna manera, es un punto de referencia para que la industria de los semiconductores indique aproximadamente si va por buen camino, pero no hay ninguna razón por la que tenga que ser cierto o permanecer así indefinidamente.

Hay más en el rendimiento que la densidad del transistor

El transistor es el componente fundamental de un dispositivo semiconductor, como una CPU. Es a partir de transistores que se construyen dispositivos como puertas lógicas, lo que permite el procesamiento estructurado de datos en código binario.

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En teoría, si duplica la cantidad de transistores que puede colocar en una cantidad determinada de espacio, duplica la cantidad de procesamiento que puede ocurrir. Sin embargo, no solo cuenta cuántos transistores tiene, sino también lo que hace con ellos. Los microprocesadores han recibido muchos avances en eficiencia, con diseños especializados para acelerar tipos específicos de procesamiento, como decodificar video o hacer las matemáticas especializadas necesarias para el aprendizaje automático.

La reducción de transistores generalmente también significa alcanzar frecuencias operativas más altas mientras se usa menos energía para la misma cantidad de potencia de procesamiento de una generación anterior. La Ley de Moore se limita a la densidad de transistores, pero la relación entre la densidad de transistores y el rendimiento no es lineal.

¿Qué quieres decir con "está muerto"?

A lo largo de los años, la frase "la Ley de Moore está muerta" se ha pronunciado varias veces, y si eso es cierto depende de su perspectiva. Las densidades de los transistores todavía se están duplicando, pero a un ritmo más lento, ya que Moore ha revisado el marco de tiempo varias veces.

La razón por la que algunos afirman que la ley está muerta no es que la densidad de los transistores no se duplique todavía, sino que el costo de los transistores no se reduce a la mitad. En otras palabras, ya no puede obtener el doble de transistores por el mismo dinero después de un ciclo de duplicación.

Una parte importante de por qué sucede esto es que nos estamos acercando a los límites de cuán pequeños podemos hacer transistores. En el momento de escribir este artículo, los procesos de fabricación de 5nm y 3nm son la tecnología actual y la próxima generación. A medida que avanzamos hacia el límite máximo de lo que es posible, es probable que aumente la cantidad de problemas y el costo de superarlos.

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Sin embargo, el hecho de que el precio de los transistores no se reduzca a la mitad como solía hacerlo no significa que el rendimiento no se duplique o se reduzca a la mitad. Recuerde, el recuento de transistores es solo una parte del rendimiento. Estamos logrando velocidades de reloj más altas, instalando más núcleos en una sola unidad de procesador, haciendo más con nuestros transistores y creando silicio novedoso que puede acelerar trabajos específicos como el aprendizaje automático. En este sentido ampliado, la Ley de Moore todavía tiene vida, pero en su forma original, está en soporte vital.

La ley de Moore tiene que morir en algún momento

Nadie creyó nunca que la observación de Moore sobre la densidad y el costo de los transistores sería válida para siempre. Después de todo, la gráfica exponencial eventualmente tendería hacia una densidad de transistores y un rendimiento informático infinitos. Hasta donde se sabe, eso no es realmente posible, y es particularmente improbable que sea posible utilizando la electrónica de semiconductores tal como la conocemos hoy.

Ya existen numerosos desafíos con los diminutos componentes de los procesadores modernos que luchan contra los efectos cuánticos no deseados. En algún momento, ya no puede mantener los electrones dentro de sus pequeños circuitos, por lo que tratar de hacer las cosas más pequeñas choca contra una pared de ladrillos.

En ese momento, puede ser el momento de pasar a otro tipo de sustrato informático, como la fotónica, pero es probable que existan innumerables formas de obtener un mayor rendimiento de los semiconductores que no impliquen hacer transistores más pequeños.

Ya estamos viendo formas rentables de construir procesadores grandes a partir de varios procesadores más pequeños, como los diseños de chipset de AMD o la estrategia de Apple de unir sus chips básicos para crear mega CPU que funcionan como si fueran un solo sistema. Hay potencial en la idea de construir CPU con circuitos 3D, con capas de componentes de microchip que se comunican vertical y horizontalmente.

Si bien el límite final de la densidad de transistores parece acercarse cada día más, el verdadero límite de la potencia informática alcanzable sigue siendo una pregunta abierta.

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