La Ley de Moore, explicada para que la entiendas

La Ley de Moore, explicada para que la entiendas

Rodrigo Alonso

Cuando hablamos de procesadores (y GPUs), la conocida Ley de Moore es un término recurrente a la hora de hablar, especialmente, de litografías. Pero, ¿sabes en qué consiste y por qué es tan importante cuando hablamos de hardware? Te lo explicamos a continuación.

¿Qué es la Ley de Moore?

Gordon Moore

La Ley de Moore fue escrita por el ingeniero Gordon Moore en 1965, cuando era director de los laboratorios Fairchild Semiconductor (aunque como sabréis, posteriormente fue el co-fundador de Intel). Él fue el primero en observar una tendencia en los primeros días de la microelectrónica que definiría la estrategia a seguir por todos los fabricantes de la industria en cuanto a la cadencia de integración de transistores en los circuitos integrados.

Inicialmente, el enunciado decía que «el número de transistores por unidad de superficie en circuitos integrado se duplicará cada año«, aunque unos años más tarde, en 1975, modificó su propia ley para aumentar esta cadencia a cada dos años. Equivocadamente, mucha gente cree que este periodo es de 18 meses debido a que el ejecutivo de Intel, David House, hizo tal afirmación, pero hay que tener en cuenta que ese dato no forma parte de la Ley de Moore.

Evolución Ley Moore

Vamos a poner este enunciado en perspectiva. Digamos que la superficie del circuito integrado es de un centímetro cuadrado (es un ejemplo) si hoy en esa superficie caben 1000 transistores, según la Ley de Moore dentro de dos años deberíamos ser capaces de integrar 2000 transistores en la misma superficie, y dentro de cuatro años, deberíamos poder meter 4000 transistores, y así sucesivamente duplicando la cantidad cada dos años.

Para poneros en perspectiva, este maravilloso vídeo realizado por DataGrapha nos muestra cómo ha ido creciendo la Ley de Moore desde su enunciado hasta día de hoy, y cómo han ido evolucionando los lanzamientos de procesadores en consonancia. Durante muchos momentos no se ha cumplido con esta ley, y sin embargo en otros momentos la evolución tecnológica ha permitido incluso superarla.

La Ley de Moore es sobre la densidad, no sobre la potencia

Cache Microscopio

Se ha de tener en cuenta que la Ley de Moore no habla de la potencia de los procesadores, la cual depende de su arquitectura y por tanto de su organización interna y como se organicen los transistores para crear sus diferentes elementos. La Ley de Moore por tanto solo nos indica la cantidad de transistores que podemos colocar en un área determinada.

Esto lo decimos porque el avance en cuanto a potencia de una generación a otra en las CPU es cada vez más lenta y se ha acabado repitiendo el mantra de que la Ley de Moore ha llegado a su fin o esta llegando a su fin. ¿Qué ocurre? Pues que el público confunde el escalado de Dennard que si que habla del aumento del rendimiento con la Ley de Moore, la segunda sigue viva sin problemas, mientras que la primera desde la llegada a los 65 nm quedo completamente desfasada y desde entonces los procesadores han escalado de diferente manera y con otras normas.

Lo que si que resulta un cuello de botella es que cada vez es más caro crear nuevos chips y como si fuese un siniestro juego de la silla la cantidad de fabricantes que pueden fabricar chips con los nodos más avanzados son cada vez más pocos. Es por ello que se están desglosando los procesadores en varias unidades distintas en las que algunas se puedan fabricar en nodos menos avanzados. Los cuales son mucho más baratos y es que para ciertas partes de una CPU no hacen falta un nodo tan avanzado, en especial las interfaces casi externas de E/S.

¿Por qué es tan importante para el hardware?

Lógicamente, para que esto sea posible es necesario reducir el tamaño de los transistores ya que, de lo contrario, no podríamos meter el doble de cantidad donde no hay espacio para hacerlo, ya que, recordemos, la ley sostiene que la superficie es siempre la misma (aunque en realidad no tiene por qué, es una relación de cantidad de transistores por unidad de superficie), para ser concretos, la unidad de medida es MTr/mm2 o millones de transistores por milímetro cuadrado.

Esta unidad es que que se usa en la actualidad y seguramente en el futuro, ya que hasta llegar al átomo todavía nos quedan décadas, debido principalmente al hecho de que cuanto más nos acercamos más complicado se vuelve incluir más transistores en 1 mm2.

Y por este motivo entra en juego la litografía, algo de lo que se habla también muchísimo cuando el tema son los procesadores. Una menor litografía significa que los transistores son más pequeños, por lo que podemos incorporar una mayor cantidad en el mismo espacio o, en otras palabras, el mismo número de transistores ocuparían menos espacio.

El proceso de fabricación o litografía se mide en nanómetros (para poneros en perspectiva de lo pequeño que es esto, un nanómetro son 10-7 centímetros, o lo que es lo mismo, 0,0000001 centímetros), y es precisamente el tamaño de los transistores. Así pues, un proceso de 14 nm significa en teoría que cada transistor mide 14 x 10-7 centímetros, o 0,0000014 cm.

Esto significa que, teoricamente, en el proceso de 7 nm se puede meter literalmente el doble de transistores que con el proceso de 14 nm en el mismo espacio. Poder meter un mayor número de transistores en el mismo espacio repercute en el rendimiento y en la eficiencia energética, así que tener una litografía menor implica que el procesador será más potente y más eficiente.

La realidad es que la nomenclatura en nanometros desde hace años que no corresponde a la realidad y es más bien una maniobra de marketing que nos sirve para saber si un nodo es mejor que otro. Y realmente no existe un consenso claro entre los diferentes fabricantes de chips sobre lo que significan sus nanometros. Por lo que todo se resume a números imprecisos y pese a que ha habido varios intentos para poner orden. Por el momento cada una sigue un camino con su nomenclatura propia a X nanómetros.

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