La legge di Moore ha previsto la crescita esponenziale della potenza di calcolo per oltre 50 anni. Spesso dichiarato morto, si rifiuta ancora di morire.
La legge di Moore ha previsto la crescita esponenziale della potenza di calcolo per oltre 50 anni.
Dall’invenzione dei circuiti integrati nel 1950 fino ad oggi, la legge di Moore ha spinto lo sviluppo tecnologico attraverso molte sfide. Mentre la crescita esponenziale è in gran parte continuata, i circuiti integrati si stanno rapidamente avvicinando alla potenza di elaborazione del cervello umano.
Discuteremo lo stato delle cose oggi e se la legge di Moore si applica ancora.
Cos’è la legge di Moore?
Nel 1965, Gordon E. Moore, co-fondatore di Intel, riferì che il numero di transistor per pollice quadrato su un circuito integrato era raddoppiato approssimativamente ogni anno dalla sua invenzione nel 1958. All’epoca, Moore predisse che questa tendenza sarebbe continuata per almeno altri dieci anni.
Nel suo articolo del 1965, Cramming More Components Onto Integrated Circuits, Moore scrisse:
Con il costo unitario che diminuisce all’aumentare del numero di componenti per circuito, entro il 1975 l’economia potrebbe imporre di spremere fino a 65.000 componenti su un singolo chip di silicio.
Questa proiezione non era del tutto corretta. Nel 1975, i chip contenevano solo 10.000 transistor ciascuno, quindi Moore aggiornò la sua previsione a un raddoppio circa ogni due anni e successivamente a ogni 18 mesi. La legge di Moore (aggiornata) è rimasta valida per quasi 50 anni.
Intorno agli anni 2010, la crescita della densità dei transistor ha iniziato a rallentare. Oggi, oltre 50 miliardi di transistor trovano spazio su un singolo chip e abbiamo visto un raddoppio circa ogni due anni e mezzo.
A rigor di termini, la legge di Moore non si applica più. Ma mentre la sua crescita esponenziale è rallentata, continueremo a vedere un aumento della densità dei transistor per qualche altro anno. Inoltre, l’innovazione continuerà oltre la riduzione dei componenti fisici.
Perché la legge di Moore persisteva?
Quando la legge di Moore divenne ampiamente accettata, l’industria iniziò a stabilire tabelle di marcia e a fissare obiettivi basati sulla proiezione di Moore. Poiché la produzione di circuiti integrati è diventata più complessa e ha coinvolto l’interazione di varie aziende specializzate, è stato necessario un piano per aiutare tutte le parti a fissare obiettivi individuali e avanzare ad un ritmo uguale.
Dal 1998 al 2017, l’International Technology Roadmap for Semiconductors (ITR), un rapporto annuale prodotto da un gruppo di esperti del settore dei semiconduttori, ha fornito la base per tale piano. L’ITRS ha documentato la ricerca in tutte le aree rilevanti per i semiconduttori e ha fornito scadenze per un massimo di 15 anni nel futuro. Oggi, l’International Roadmap for Devices and Systems (IRDS) ha assunto questo compito.
In definitiva, la Legge di Moore è servita come visione per un intero settore ed è diventata qualcosa di simile a una profezia perpetua che si autoavvera. Ma è destinato a colpire un altro importante ostacolo a metà degli anni 2020.
Più Moore incontra più di Moore
Poiché la densità dei transistor su scala nanometrica sta raggiungendo i limiti molecolari, sta diventando impossibile raffreddare i circuiti. Di conseguenza, la legge di Moore si assottiglierà, cosa che lo stesso Moore ha previsto che accadrà dopo il 2020 circa. Questo, tuttavia, potrebbe non significare la fine della Legge di Moore. Piuttosto, vedremo la Legge di Moore entrare in una nuova dimensione.
In un white paper del 2010, Arden et al. di ITRS hanno postulato:
L’industria si trova ora di fronte alla crescente importanza di una nuova tendenza, “More than Moore” (MtM), in cui il valore aggiunto ai dispositivi è fornito incorporando funzionalità che non necessariamente scalano secondo la “Legge di Moore”.
Più Moore
La legge di Moore (alias “More Moore”) ha spinto la tecnologia a ridurre le dimensioni dei componenti fisici migliorando contemporaneamente la densità e le prestazioni. La metodologia proposta “More than Moore” (MtM) continuerà ad alimentare gli sforzi di roadmap dell’ITRS.
Nel frattempo, Intel stessa ha sviluppato una nuova tecnologia, come i transistor CPU 3D o GAAFET, che è pronta per prestazioni ed efficienza di elaborazione 10x. Questi progressi da soli potrebbero portare a nuove CPU che sosterranno la legge di Moore ben oltre il 2025.
Più di Moore
Più di Moore (MtM) si affida a tecnologie alternative, come il sistema in confezione, l’illuminazione a stato solido, le funzioni a radiofrequenza integrate o la tecnologia organica. Integra More Moore e può estendere la validità di una legge di Moore rinnovata per un altro decennio e oltre.
Curiosità: A causa del suo continuo successo, Moore stesso una volta descrisse la sua legge come una violazione della legge di Murphy: “Tutto migliora sempre di più.”
Il rovescio della medaglia della legge di Moore
Da un lato, la legge di Moore ha alimentato il progresso tecnologico. Un’intera industria è stata spinta a tenere il passo con la proiezione di Moore. Di conseguenza, molte delle altre previsioni di Moore sulla tecnologia, ad esempio home computer o apparecchiature di comunicazione portatili personali, tutte guidate da minuscole CPU, si sono avverate.
Oggi, tutti noi godiamo e beneficiamo di questa tecnologia, ci siamo abituati a sviluppi frenetici e stiamo anticipando le innovazioni future. Quindi si dice che tu, un rappresentante del lato cliente, continui ad aspettarti e ad esigere progressi tecnologici. Davvero?
Su uno dei rovesci della medaglia della Legge di Moore, tuttavia, abbiamo The Great Moore’s Law Compensator (TGMLC), noto anche come software bloat o Wirth’s Law, e diversi derivati. TGMLC si basa sull’adagio coniato dall’informatico svizzero Niklaus Wirth, che nel 1995 citò Martin Reiser nel suo articolo A Plea for Lean Software:
Il software sta diventando più lento più rapidamente di quanto l’hardware diventi più veloce.
Quindi, in sostanza, gli utenti finali non beneficiano necessariamente degli sviluppi sul lato hardware, poiché gli sviluppatori di software si sentono obbligati o liberati a creare prodotti che sono ugualmente più complessi e affamati di risorse.
Un esempio popolare è Microsoft Office. Nel 2008, Randall C. Kennedy, un ex dipendente Intel, ha dimostrato TGMLC utilizzando un computer standard dell’anno 2000 che esegue Office 2000 e un computer standard dell’anno 2007 che esegue Office 2007. Quando entrambe le versioni di Office eseguivano la stessa attività, Office 2007 lo faceva a metà della velocità di Office 2000.
Quindi, non sei pazzo quando il tuo nuovo computer sembra più lento di quello vecchio dopo pochissimo tempo. È probabile che tu abbia semplicemente aggiornato il tuo software.
La legge di Moore rimane rilevante
Ancora più importante che prevedere il futuro, la Legge di Moore è stata un principio guida, guidando lo sviluppo di circuiti integrati per più di mezzo secolo. Nonostante abbia ripetutamente affrontato sfide apparentemente insormontabili, un intero settore ha continuato a collaborare per produrre innovazioni sempre nuove. Come tale, la legge di Moore dimostra che gli obiettivi possono plasmare il nostro futuro.
La Legge di Moore continuerà a guidare l’innovazione, ma forse in modi che oggi non possiamo ancora capire. Attualmente, l’IRDS considera i nuovi materiali semiconduttori, l’intelligenza artificiale e l’andamento dei prezzi dei metalli delle terre rare i principali motori delle innovazioni future.
