Gordon Moore, o cofundador da Intel, é o responsável pela Lei de Moore. É uma observação que Moore fez de que a densidade de transistores dos circuitos integrados dobra a cada dois anos. Alguns dizem que a Lei de Moore está morta, mas por quê?
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O que diz a lei de Moore
Gordon Moore fez sua observação original em 1965:
“A complexidade dos custos mínimos dos componentes aumentou a uma taxa de aproximadamente um fator de dois por ano. Certamente, no curto prazo, pode-se esperar que esta taxa continue, se não aumente. No longo prazo, a taxa de aumento é uma um pouco mais incerto, embora não haja razão para acreditar que não permanecerá quase constante por pelo menos 10 anos.” – Gordon Moore em Colocar mais componentes em circuitos integrados.
Isso pode ser interpretado de algumas maneiras, mas implica duas coisas. Primeiro, (na época) o Circuito Integrado (IC) mais básico dobraria em densidade de transistor a cada ano. Em segundo lugar, que isto também seria verdade ao nível de custo mais baixo. Portanto, se o custo de fabricação de um CI de um determinado tamanho permanecer estável ao longo do tempo (levando em conta a inflação), isso significaria efetivamente que o custo por transistor cairia pela metade a cada dois anos.
Este é um nível surpreendente de crescimento exponencial demonstrado pelo “ problema do trigo e do tabuleiro de xadrez ”, onde se você colocar um grão de trigo (ou arroz) no primeiro quadrado e depois dobrar a quantidade para cada quadrado sucessivo, você estará bem. mais de 18 quintilhões de grãos no quadrado 64!
Mais tarde, Moore revisou sua observação para estender o tempo para uma vez a cada dezoito meses e, eventualmente, uma vez a cada dois anos. Portanto, embora a densidade dos transistores ainda esteja dobrando, o ritmo parece estar desacelerando.
Na verdade não é uma lei
Embora tenha sido apelidada de “Lei” de Moore, não é uma lei no verdadeiro sentido da palavra. Em outras palavras, não é como uma lei natural que descreve como funcionam coisas como a gravidade. É uma observação e uma projeção de tendências históricas para o futuro.
Em média, a Lei de Moore mantém-se desde 1965 e, de certa forma, é uma referência para a indústria de semicondutores dizer aproximadamente se está no caminho certo, mas não há razão para que tenha de ser verdadeira ou permanecer verdadeira indefinidamente.
O desempenho é mais do que a densidade do transistor
O transistor é o componente fundamental de um dispositivo semicondutor, como uma CPU . É a partir de transistores que são construídos dispositivos como portas lógicas, permitindo o processamento estruturado de dados em código binário .
Em teoria, se você duplicar o número de transistores que cabem em uma determinada quantidade de espaço, você duplicará a quantidade de processamento que pode ocorrer. No entanto, não apenas quantos transistores você tem, mas o que você faz com eles conta. Os microprocessadores receberam muitos avanços em eficiência, com projetos especializados para acelerar tipos específicos de processamento, como decodificação de vídeo ou realização de matemática especializada necessária para aprendizado de máquina.
Reduzir os transistores geralmente também significa atingir frequências operacionais mais altas enquanto usa menos energia para a mesma quantidade de poder de processamento de uma geração anterior. A Lei de Moore se limita à densidade do transistor, mas a relação entre a densidade do transistor e o desempenho não é linear.
O que você quer dizer com “está morto”?
Ao longo dos anos, a frase “A Lei de Moore está morta” foi pronunciada várias vezes, e se isso é verdade depende da sua perspectiva. As densidades dos transistores ainda estão dobrando, mas em um ritmo mais lento, já que Moore revisou o período várias vezes.
A razão pela qual alguns afirmam que a lei morreu não é porque a densidade dos transistores ainda não está dobrando, mas porque o custo dos transistores não está caindo pela metade. Em outras palavras, você não pode mais obter o dobro do número de transistores pelo mesmo dinheiro após um ciclo de duplicação.
Uma parte importante da razão pela qual isso está acontecendo é porque estamos nos aproximando dos limites de quão pequenos podemos fabricar transistores. No momento em que este artigo foi escrito, os processos de fabricação de 5 nm e 3 nm eram a tecnologia atual e a próxima geração. À medida que avançamos em direcção ao limite máximo do que é possível, o número de problemas e o custo da sua superação irão provavelmente aumentar.
No entanto, só porque o preço dos transistores pode não estar caindo pela metade como antes, não significa que o desempenho não esteja dobrando ou reduzindo o preço pela metade. Lembre-se de que a contagem de transistores é apenas uma parte do desempenho. Estamos alcançando velocidades de clock mais altas, encaixando mais núcleos em uma única unidade de processador, fazendo mais com nossos transistores e criando um novo silício que pode acelerar tarefas específicas, como o aprendizado de máquina . Nesse sentido ampliado, a Lei de Moore ainda contém vida, mas em sua forma original, está em suporte vital.
A Lei de Moore tem que morrer algum dia
Ninguém jamais acreditou que a observação de Moore sobre a densidade e o custo dos transistores seria válida para sempre. Afinal, o gráfico exponencial acabaria por tender para densidade infinita de transistores e desempenho computacional. Pelo que se sabe, isso não é realmente possível, e é particularmente improvável que seja possível usando a eletrônica semicondutora como a conhecemos hoje.
Já existem inúmeros desafios com os pequenos componentes dos processadores modernos que lutam contra efeitos quânticos indesejados. Em algum momento, você não consegue mais manter os elétrons dentro de seus minúsculos circuitos, então tentar tornar as coisas menores esbarra em uma parede de tijolos.
Nesse ponto, pode ser hora de mudar para outro tipo de substrato de computação, como a fotônica , mas provavelmente existem inúmeras maneiras de obter mais desempenho dos semicondutores que não envolvem a redução do tamanho dos transistores.
Já estamos vendo maneiras econômicas de construir grandes processadores a partir de vários processadores menores, como os designs de chips da AMD ou a estratégia da Apple de colar seus chips básicos para criar mega CPUs que operam como se fossem um único sistema. Há potencial na ideia de construir CPUs com circuitos 3D , com camadas de componentes de microchip que se comunicam vertical e horizontalmente.
Embora o limite máximo da densidade do transistor pareça estar cada vez mais próximo, o verdadeiro limite do poder computacional alcançável ainda é uma questão em aberto.
