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

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La "Ley" de Moore es una observación del fundador de Intel, Gordon Moore, de que la densidad del transistor se duplica a intervalos regulares sin perder el mismo precio. Algunos en la industria piensan que esos días han terminado. Gordon Moore, el cofundador de Intel, es el hombre responsable de la Ley de Moore. Es una observación hecha por Moore que la densidad de transistores en 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 avistamiento 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. Es cierto que, a corto plazo, podemos esperar que esta tasa se mantenga igual o incluso aumente. A más largo plazo, la tasa de aumento es algo más incierta, aunque no hay razón para creer que no se mantendrá casi constante durante al menos 10 años. –Gordon Moore en Empaca más componentes en circuitos integrados.
Esto se puede interpretar de muchas maneras, pero implica dos cosas. Primero, (en ese momento) el circuito integrado (IC) más básico duplicaba la densidad de transistores cada año. En segundo lugar, esto también sería cierto en el nivel de costo más bajo. Por lo tanto, si el costo de fabricar un circuito integrado de un tamaño dado se mantiene estable en el tiempo (teniendo en cuenta la inflación), esto significaría que el costo por transistor se reduciría a la mitad cada dos años.
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Este es un nivel sorprendente de crecimiento exponencial demostrado por el " problema del trigo y el tablero de ajedrez donde si pones un grano de trigo (o arroz) en el primer cuadrado y luego duplicas la cantidad para cada cuadrado sucesivo, ¡obtendrás más de 18 quintillones de granos por 64 cuadrados! Más tarde, Moore revisó su observación para ampliar el plazo a una vez cada dieciocho meses y, finalmente, una vez cada dos años. Entonces, a medida que la densidad del transistor se duplica nuevamente, el ritmo parece disminuir.

no es realmente una ley

Aunque ha sido denominada "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 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 diga aproximadamente si está en el camino correcto, pero no hay razón por la cual deba ser cierta o permanecer así indefinidamente.

El rendimiento no es solo 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, que permiten el procesamiento estructurado de datos en código binario. En teoría, si duplica la cantidad de transistores que puede colocar en un espacio determinado, duplica la cantidad de procesamiento que puede ocurrir. Sin embargo, no solo importa la cantidad de transistores que tiene, sino también lo que hace con ellos. Los microprocesadores se han beneficiado de muchos avances en eficiencia, con diseños especializados para acelerar tipos específicos de procesamiento, como la decodificación de video o los cálculos especializados necesarios para el aprendizaje automático. Reducir el tamaño de los transistores generalmente también significa lograr 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 del transistor, pero la relación entre la densidad del transistor 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 muchas veces, y su veracidad depende de tu punto de vista. Las densidades de los transistores todavía se están duplicando, pero a un ritmo más lento ya que Moore ha revisado el programa varias veces. La razón por la que algunos afirman que la ley está muerta no es que la densidad de 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 precio después de un ciclo de duplicación. Una gran parte de por qué sucede esto es que nos estamos acercando a los límites de cuán grandes podemos hacer transistores. Al momento de escribir este artículo, los procesos de fabricación de 5nm y 3nm son la tecnología actual y la próxima generación. A medida que nos acercamos al límite último de lo que es posible, es probable que aumente la cantidad de problemas y el costo para superarlos. Sin embargo, el hecho de que el precio de los transistores no se reduzca a la mitad como antes no significa que el rendimiento no se duplique o se reduzca a la mitad. Recuerde que la cantidad de transistores es solo una parte del rendimiento. Estamos logrando velocidades de reloj más altas, instalando más núcleos en una sola unidad de CPU, haciendo más con nuestros transistores y creando nuevo silicio que puede acelerar tareas específicas como el aprendizaje automático. En este sentido ampliado, la Ley de Moore todavía está viva, pero en su forma original, está en soporte vital.

La ley de Moore debe morir algún día

Nadie creyó nunca que la observación de Moore sobre la densidad y el costo de los transistores sería cierta para siempre. Después de todo, la gráfica exponencial eventualmente tendería hacia una densidad de transistores y un rendimiento computacional infinitos. Por lo que se sabe, eso no es realmente posible, y es especialmente improbable que sea posible usar la electrónica de estado sólido tal como la conocemos hoy. Ya existen muchos desafíos con los diminutos componentes de los procesadores modernos que luchan contra los efectos cuánticos no deseados. En algún momento, ya no puedes mantener los electrones dentro de tus pequeños circuitos, por lo que tratar de hacer las cosas más pequeñas choca contra una pared de ladrillos. En este punto, podría ser el momento de pasar a otro tipo de sustrato informático, como la fotónica, pero probablemente haya miles de 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 chips de AMD o la estrategia de Apple de unir sus chips centrales para crear megaprocesadores que funcionan como si fuera un solo sistema. Hay potencial en la idea de construir procesadores 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 estar cada vez más cerca, el verdadero límite de la potencia informática alcanzable sigue siendo una pregunta abierta.