La ley de Moore

Antes de nada, voy a introducirles en contexto. Allá por el año 1947, dos investigadores estadounidenses, llevaron a cabo investigaciones con materiales semiconductores (en este caso el Germanio) descubriendo el transistor y no fue hasta 1954 cuando se creó el primer transistor de Silicio. El transistor, grosso modo, se trata de un conductor gobernado por un tercer conductor, es decir como si tuviéramos una goma de agua para regar el jardín y entre medias hubiera un pequeño grifo con el que pudiéramos controlar el caudal; esta funcionalidad nos permitió realizar amplificaciones de señales pequeñas que gobernaban otras más grandes mostrando un reflejo de la pequeña en la grande entre otras funciones y como todo artefacto físico contiene en su interior matemáticas que nos asombrarían. Más tarde el hombre se aventuró a crear circuitos integrados y se llamaban así porque integraban varios transistores y aquí es donde el ingeniero Gordon Moore (el señor tan simpático de la foto) en el año 1965 cuando era director de Fairchild Semiconductor (luego fue cofundador de INTEL) escribió un artículo en el que se aventuraba a predecir que el número de transistores se duplicaría cada dos años; si es verdad que el propio Moore fue cambiando la Ley adecuando los valores al futuro, pero no llegó a equivocarse mucho.

En 1971 el procesador Intel 4004 albergaba en su interior 2300 transistores, los cuales se unían con hilos de 10.000 nanómetros (que para que se hagan una idea, unas 10 veces mayor que un cabello humano). Para el que no esté habituado al nanómetro, en un milímetro caben 1.000.000 de nanómetros! 1m=10⁹ nm, 1mm=10⁶nm

La sexta generación de procesadores del fabricante Intel se encuentra fabricada con tecnología de 14 nanómetros, de modo que en un milímetro caben unos 71500 transistores ( y se están desarrollando chips con tecnología de 7nm), lo que ocurre que además de aprovechar las dos dimensiones, se hace con las tres, de modo que el número de transistores que alberga actualmente un microprocesador doméstico es de 1.300.000.000 transistores o lo que es lo mismo, unos 4.800.000 de transistores en un milímetro cuadrado, (cifras increíbles, aunque para microprocesadores de ámbito profesional, las cifras son mayores).
En cuanto a la velocidad, el procesador 4004 a 740KHz, después de 50 años ha llegado a los 4GHz incrementándose en 5400 veces o en cuanto al rendimiento, los procesadores actuales son 90000 más eficientes que el 4004, ya que el consumo se ha reducido de igual modo. Las operaciones por segundo es otra cuestión a tener en cuenta, mientras que un procesador 8080 de 1974 a 2Mhz realizaba 640.000 instrucciones por segundo, ha llegado a las 159.000.000.000.000 de instrucciones por segundo que se producen ahora! (En la peli Figuras ocultas, usan un IBM de tarjetas perforadas que generaba 23000 instrucciones por segundo!)

Si el ritmo llevado a cabo por la Ley de Moore fuera aplicado por ejemplo al consumo de combustible, un vehículo debería consumir 4 litros en toda su vida o si la velocidad de un cohete hubiera evolucionado igual, podríamos llegar a la luna en 60 segundos, pero en estos casos no ha sido así y también es verdad que la Ley de Moore está llegando a su fin, porque las estructuras moleculares están cerca (un átomo medio mide unos 0,34 nm) y ya existen materiales como el grafeno que suplirán este inconveniente y no se duplicará el número de transistores, pero si su capacidad de cálculo ( o los ordenadores cuánticos!).
Actualmente, Samsung espera poder fabricar procesadores de 10 nanómetros a finales de este año, mientras que el salto a los 7 nanómetros aún estaría en desarrollo. En el caso de otra empresa como TSMC, los procesadores de 10nm llegarían en breve, esperando dar el salto a 7nm en 2018. Por otro lado, Intel, espera dar el salto a los 10 nanómetros en 2017, mientras que los 7 nanómetros podrían llegar en 2019.

(Intel concretamente fabrica sus chips de una manera distinta que el resto; un chip en 10 nanómetros de Intel es más avanzado que los de la competencia, al permitir una menor separación entre transistor y transistor (aunque ocupen el mismo espacio), lo que permite a la compañía integrar más transistores.

Por otra parte, se encuentra la optimización de coste de diseño y fabricación, es decir, ¿interesa fabricar un procesador? Para que se produzca esto, la venta debe estar garantizada y esta situación solo está al alcance de las grandes empresas, de hecho hasta que un producto no quede amortizado, los consumidores que somos nosotros debemos agotar las existencias de fabricación. Un ejemplo la empresa Qualcomm que fabrica los procesadores de nuestros móviles, tiene un procesador de 14 nm (Qualcomm Snapdragon series 800) y si embargo sigue fabricando y aumentando su stock con los de 28 nm cuyos beneficios son mayores (Snapdragon series 600 y 400)

Por último un gráfico de la progresión real de densidad de transistores desde 1970 hasta 2016 y donde la aproximación de Moore quedó patente.

Pd: Cuando era pequeño pensaba que en el año 2000 habría pistolas de rayos láser y los coches volarían, uhmmm, esto parece que es más lento de lo que pensaba. ¿interesará que vaya lento?.
Hace unos años vi una película llamada Mimzy en la que objetos con forma de juguete eran enviados al pasado para corregir el futuro y al nivel microscópico estaba escrito en el chip la palabra INTEL, ¿una predicción de la Ley de Moore? Les adjunto un video de la escena de la película