O que é a lei de moore e para que é?

A Lei de Moore refere-se a uma observação feita pelo co-fundador da Intel, Gordon Moore, em 1965, no qual ele descobriu que o número de transistores por polegada quadrada em circuitos integrados vinha dobrando ano após ano desde sua invenção.

A Lei de Moore prevê que essa tendência permanecerá intacta nos próximos anos. Embora a taxa tenha diminuído, o número de transistores por polegada quadrada dobrou aproximadamente a cada ano e meio. Isso é usado como a definição atual da Lei de Moore.

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A versão simplificada desta lei afirma que a velocidade do processador ou o poder geral de computação dos computadores dobrará a cada dois anos. Uma verificação rápida entre técnicos de diferentes empresas de computadores mostra que o termo não é muito popular, mas a regra ainda é aceita.

Se examinarmos a velocidade do processador de 1970 a 2018 e depois novamente em 2019, poderíamos pensar que a lei atingiu seu limite ou está se aproximando. Na década de 1970, as velocidades do processador variaram de 740 KHz a 8 MHz. No entanto, a lei é realmente mais precisa para aplicar aos transistores do que à velocidade.

A quantidade de poder de computação que agora podemos usar nos dispositivos mais pequenos é notável em comparação com o que poderia ser alcançado, digamos, uma década atrás.

Olhando para trás, mesmo cinco anos mais ou menos, um PC que fosse o melhor na época seria considerado ultrapassado se comparado a um PC atual.

Isso é possível simplesmente porque os fabricantes de chips são capazes de aumentar significativamente o número de transistores em um chip a cada ano, à medida que os avanços na pesquisa de chips melhoram.

A extensão da Lei de Moore é que computadores, componentes alimentados por computador e poder de computação se tornam menores e mais rápidos ao longo do tempo, à medida que os transistores em circuitos integrados se tornam mais eficientes.

Os transistores são simples interruptores eletrônicos on-off integrados a microchips, processadores e pequenos circuitos elétricos. Quanto mais rápido eles processam sinais elétricos, mais eficiente o computador se torna.

Os custos desses computadores de alta potência também diminuíram com o tempo, geralmente em torno de 30% ao ano. Quando os projetistas de hardware aumentaram o desempenho dos computadores com melhores circuitos integrados, os fabricantes conseguiram criar máquinas melhores que poderiam automatizar certos processos. Essa automação criou produtos de preço mais baixo para os consumidores, pois o hardware criou custos de mão-de-obra mais baixos.

Lei de Moore na sociedade de hoje

Cinqüenta anos após a Lei de Moore, a sociedade contemporânea vê dezenas de benefícios expostos por essa lei. Dispositivos móveis, como smartphones e computadores de mesa, não funcionariam sem processadores muito pequenos. Computadores menores e mais rápidos melhoram o transporte, saúde, educação e produção de energia. Quase todas as facetas de uma sociedade de alta tecnologia se beneficiam do conceito de Lei de Moore colocado em prática.

Hoje, todos os processadores de consumo são feitos de silício, o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre, depois do oxigênio. Mas o silício não é um condutor perfeito, e os limites para a mobilidade dos elétrons carregam um limite rígido para a espessura da embalagem dos transistores de silício.

Mas o consumo de energia não é apenas um grande problema, mas também um efeito chamado túnel quântico pode causar problemas em manter os elétrons contidos além de um certo limite de espessura.

Atualmente, os transistores de silício atingem 14 nanômetros e, embora alguns projetos de chips de 10 nanômetros cheguem ao mercado em breve, concluiu-se que, para cumprir a Lei de Moore por um longo período de tempo, as empresas terão que crie materiais mais novos e melhores para serem a base dos computadores da próxima geração.

Lei de Moore no futuro

Graças à nanotecnologia, alguns transistores são menores que um vírus. Essas estruturas microscópicas contêm moléculas de silício e carbono perfeitamente alinhadas que ajudam a mover a eletricidade ao longo do circuito mais rapidamente.

Eventualmente, a temperatura dos transistores torna impossível a criação de circuitos menores, porque o resfriamento dos transistores requer mais energia do que o que passa através dos transistores. Especialistas mostram que os computadores devem atingir os limites físicos da Lei de Moore nos próximos anos. Quando isso acontecer, os cientistas da computação terão que examinar maneiras completamente novas de criar computadores.

Aplicativos e software podem melhorar a velocidade e a eficiência dos computadores no futuro, em vez de processos físicos. A tecnologia em nuvem, a comunicação sem fio, a Internet das Coisas e a física quântica também podem desempenhar um papel importante na inovação da tecnologia da informação.

O progresso na duplicação do número de circuitos diminuiu e os circuitos integrados não podem ficar muito menores à medida que os transistores se aproximam do tamanho de um átomo.

Em algum momento no futuro, avanços em software ou hardware podem manter vivo o sonho da Lei de Moore. No entanto, a indústria de computadores parece estar pronta para recorrer a outro curso que avançará em alguns anos.

O progresso da Lei de Moore

Embora a Lei de Moore tenha dito isso a cada dois anos, esse rápido aumento na produção tecnológica reduziu o período na mente de técnicos e usuários.

A limitação que existe é que, uma vez que os transistores possam ser criados tão pequenos quanto as partículas atômicas, não haverá mais espaço para crescimento no mercado de CPUs quando se trata de velocidade.

Moore observou que o número total de componentes nesses circuitos havia dobrado aproximadamente a cada ano; portanto, extrapolou essa duplicação anual para a década seguinte, estimando que os microcircuitos de 1975 conteriam impressionantes 65.000 componentes por chip.

Em 1975, quando a taxa de crescimento começou a desacelerar, Moore revisou seu prazo de dois anos. Sua lei revisada era um pouco pessimista; Cerca de 50 anos após 1961, o número de transistores dobrou aproximadamente a cada 18 meses. Posteriormente, as revistas se referiam regularmente à Lei de Moore como se fosse uma lei tecnológica com a segurança das leis do movimento de Newton.

O que tornou possível essa dramática explosão na complexidade do circuito foi o tamanho cada vez menor dos transistores ao longo de décadas.

As características do transistor que medem menos de um mícron foram alcançadas durante a década de 1980, quando os chips de memória dinâmica de acesso aleatório (DRAM) começaram a oferecer recursos de armazenamento em megabytes.

No início do século 21, esses recursos tinham cerca de 0, 1 mícrons de largura, permitindo a fabricação de chips de memória gigabyte e microprocessadores operando em frequências gigahertz. A Lei de Moore continuou na segunda década do século XXI com a introdução de transistores tridimensionais de dez nanômetros.

O fim próximo da Lei de Moore

Como a Lei de Moore sugere crescimento exponencial, é improvável que continue indefinidamente. A maioria dos especialistas espera que a Lei de Moore dure mais duas décadas. Alguns estudos mostraram que as limitações físicas poderiam ser alcançadas em 2018.

De acordo com um relatório recente do International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), que inclui gigantes de chips como Intel e Samsung, os transistores podem chegar a um ponto em que não poderão ser mais reduzidos até 2021. As empresas alegam que, para então, não será mais economicamente viável reduzi-las, finalmente encerrando a Lei de Moore.

Isso significa que, embora pudessem ficar fisicamente menores, em teoria eles alcançariam o que o ITRS chama de “mínimo econômico”, o que significa que isso só tornaria os custos proibitivos.

Esta não é a primeira vez que a teoria de Moore é questionada. No ano passado, o diretor executivo da Intel, Brian Krzanich, anunciou que o redimensionamento de um transistor para outro leva dois a dois anos e meio. Krzanich questionou isso durante uma ligação de ganhos da Intel, dizendo que os processos de fabricação não progrediram na mesma proporção que no passado.

No entanto, o ITRS acredita que isso não significa o fim do conceito por trás da lei, pois os fabricantes encontram maneiras cada vez mais inovadoras de introduzir mais opções em um determinado espaço. Tomemos, por exemplo, a tecnologia 3D NAND da Intel, que envolve o empilhamento de 32 camadas de memória umas sobre as outras para criar enormes capacidades de armazenamento.

Palavras finais e conclusão

Até agora, a Lei de Moore se mostrou correta, repetidamente, e, como resultado, há muito se diz ser responsável por muitos avanços na era digital, de PCs a supercomputadores, devido à sua Use na indústria de semicondutores para orientar o planejamento a longo prazo e estabelecer metas para pesquisa e desenvolvimento.

A lei de Moore é uma lei da economia, não física. Isso indica que cada novo chip terá o dobro de transistores e, portanto, calculará a capacidade da geração anterior pelo mesmo custo de produção.

Essa regra simples alimentou todos os avanços da revolução tecnológica por mais de meio século e continua a definir os limites cada vez maiores da tecnologia atual, permitindo que tomemos conceitos como inteligência artificial e veículos autônomos - e os faça acontecer.

Essa lei ganhou notoriedade porque as pessoas gostam de leis que lhes permitem prever o futuro de uma das maiores indústrias do mundo, mas a base física desse princípio significa que é um pouco diferente e menos confiável do que muitas pessoas. acreditar.

As limitações físicas na fabricação desses chips poderiam facilmente levar esse número de volta para cinco anos ou mais, invalidando efetivamente a Lei de Moore para sempre.

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