Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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¿Qué es la ley de Moore?
La Ley de Moore se refiere a la observación de que el número de transistores en un circuito integrado (IC) se duplica aproximadamente cada 2 años. A menudo se cita como una explicación del crecimiento exponencial de la tecnología, a veces incluso se acuña como la «ley del crecimiento exponencial».
La ley de Moore lleva el nombre de Gordon Moore, cofundador de Intel . Moore observó que desde la invención de los circuitos integrados, el número de transistores se había duplicado cada año. Moore produjo un artículo en la revista ‘ Electronics ‘ titulado ‘ Abarrotar más componentes en circuitos integrados ‘ explicando sus hallazgos ( fuente ). Una vez que se notó, este descubrimiento fue ampliamente aceptado en la industria electrónica y se conoció como la Ley de Moore.
Se esperaba que este ‘ abarrotamiento de componentes ‘ a corto plazo continuara, si no aumentara. Sin embargo, la tasa de aumento a largo plazo era un poco incierta, pero se mantendría casi constante. Originalmente, Moore predijo que la cantidad de transistores en un circuito integrado se duplicaría cada año. En 1975, la predicción de Gordon Moore fue revisada en la Reunión Internacional de Dispositivos Electrónicos. Se determinó que después del año 1980 se ralentizaría hasta duplicarse cada dos años.
La extrapolación de estos datos se ha utilizado en la industria de los semiconductores durante muchos años para orientar la planificación a largo plazo y establecer objetivos para la investigación y el avance. Desde su computadora portátil, su cámara y su teléfono, cualquier dispositivo electrónico digital está fuertemente vinculado a la Ley de Moore. La Ley de Moore se convirtió en una especie de objetivo a alcanzar por la industria, lo que garantiza la progresión oportuna de la tecnología.
La sociedad se ha beneficiado enormemente de este avance en todas las áreas, como educación, salud, impresión 3D, drones y mucho más. Ahora podemos hacer cosas con los kits de inicio Arduino para principiantes que hace 30 años solo podían realizarse con megacomputadoras caras.
En la Reunión Internacional de Dispositivos Electrónicos de IEEE de 1975, Moore describió varios factores que creía que estaban contribuyendo a este crecimiento exponencial:
- A medida que las técnicas mejoraron, el potencial de defectos se redujo drásticamente.
- Esto, combinado con un aumento exponencial en los tamaños de los troqueles, significó que los fabricantes de chips podrían trabajar con áreas más grandes sin perder rendimientos de reducción.
- Desarrollo de las dimensiones más pequeñas alcanzables
- Conservar espacio en un circuito conocido como inteligencia de circuitos: optimizar la disposición de los componentes inteligentes y, finalmente, encontrar el uso óptimo del espacio
Principales factores habilitantes
La Ley de Moore no sería viable sin algunas innovaciones de científicos e ingenieros a lo largo de los años. Esta es la línea de tiempo de los factores que habilitaron la Ley de Moore:
| Cuando | OMS | Dónde | Qué | Por qué |
| 1947 | John Bardeen como Walter Brattain | Primer transistor de trabajo construido | ||
| 1958 | Jack Kilby | Instrumentos Texas | Patentó el principio de integración y creó el primer prototipo de un circuito integrado y lo comercializó | |
| Kurt Lehovec | Compañía eléctrica Sprague | Inventó una forma de aislar componentes en un semiconductor | ||
| Robert Noyce | Fairchild Semiconductor | Creó una forma de conectar componentes en un CI mediante metalización de aluminio | ||
| Jean Hoerni | Tecnología planar basada en la versión mejorada del aislamiento. | |||
| 1960 | Grupo de Jay Last’s | Fairchild Semiconductor | Hizo el primer circuito integrado de semiconductores operativo | |
| 1963 | Frank Wanlass | Frank Wanlass inventó el semiconductor de óxido de metal complementario (CMOS) |
Permitió circuitos integrados extremadamente densos y de alto rendimiento | |
| 1967 | Robert Dennard | IBM | Creación de memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) | Habilitó la posibilidad de fabricar celdas de memoria de un solo transistor (condujo a la invención de la memoria flash por Fujio Masuoka en los años 80 que permitía una memoria de alta capacidad y bajo costo en muchos dispositivos) |
| 1980 | Hiroshi ItoC Grant Wilson JMJ Frechet | Fotoprotección amplificada químicamente inventada (5-10 veces más sensible a la luz ultravioleta): IBM introdujo las producciones de DRAM a mediados de la década de 1980 | ||
| 1980 | Kanti Jain | SOY B | Se creó fotolitografía con láser excimer UV profundo | Permitió que los componentes más pequeños de un IC se encogieran aún más (800 nanómetros de 1990 – 10 nanómetros de 2016) |
| Finales de la década de 1990 | Innovaciones de interconexiones de pulido químico-mecánico o planarización químico-mecánica (CMP) | Permite un rendimiento mejorado de la oblea mediante capas adicionales de cables metálicos, un espaciado más estrecho y una menor resistencia eléctrica (no es un factor directo en los transistores más pequeños, pero es un desarrollo importante para los circuitos integrados mejorados) |
¿Sigue siendo cierta la ley de Moore?
Es común que se pregunte y se debata si la Ley de Moore sigue siendo cierta. Si bien existe un desacuerdo entre los expertos en cuanto a la respuesta a esto, se acepta comúnmente que ya no es la fuerza impulsora en la industria de los transistores.
En el pasado, la expansión de las capacidades de almacenamiento y computación se basaba en un escalado de características agresivo, manifestado en la Ley de Moore. Sin embargo, el escalado no podrá abordar las próximas necesidades en cuanto al rendimiento de los circuitos integrados y la utilización de los recursos energéticos. No solo eso, sino que los avances han disminuido y se están investigando otras opciones tecnológicas para mantener viva la Ley de Moore .
Desde 1998, la industria ha producido hojas de ruta para semiconductores utilizando la Ley de Moore para impulsar avances. En 2016 se elaboró la hoja de ruta final. La industria ya no se centra en la Ley de Moore, sino que está delineada por una estrategia que podría llamarse «más allá de la Ley de Moore». Se basa en la investigación y el desarrollo de las necesidades y aplicaciones de los chips, en lugar de escalar tamaños. La aplicación de chips varía desde teléfonos inteligentes y computadoras portátiles hasta inteligencia artificial y centros de datos.
Cuando se trata del desarrollo futuro de la tecnología, la Ley de Moore fue excelente, ya que permitió a todos en la industria tener un latido común, trabajar juntos y crear un poco de competencia saludable entre las empresas. No solo eso, sino que los consumidores y otros desarrolladores sabían qué esperar de los avances.
A medida que la Ley de Moore está terminando, le da a la industria la oportunidad de explorar nuevas vías y ser creativa. Observar la arquitectura física, como deshacerse de los diseños de la década de 1940, podría desbloquear el potencial de una mayor eficiencia. Al tener que rediseñar la arquitectura básica de la informática, los programadores tendrán que modificar sus viejos hábitos y adoptar una nueva forma de pensar:
A medida que la industria avanza hacia la estrategia «más allá de la Ley de Moore», la pregunta es, ¿podrán las empresas progresar al mismo ritmo de crecimiento y escala? Muchos creen que el ritmo de avance no será el mismo, por el simple hecho de que las empresas tendrán que trabajar juntas de una manera nueva y complicada, sin el latido común que mantuvo sincronizados todos los planes de investigación y desarrollo. Por lo tanto, los avances que benefician a todos podrían volverse menos comunes.
Segunda ley de Moore
La principal fuerza impulsora del crecimiento económico es el crecimiento de la productividad. La Segunda Ley de Moore (también conocida como Ley de Rock) analiza la otra cara económica de la producción de semiconductores.
La predicción fue hecha en la década de 1960 por Arthur Rock, un empresario e inversor temprano en empresas de tecnología como Intel. Simplemente afirma que el costo de fabricación de semiconductores también imita el crecimiento exponencial: se duplica cada cuatro años, mientras que el costo de un producto para los consumidores se reduce a la mitad. El precio de una planta de fabricación de semiconductores ya había alcanzado alrededor de 14 mil millones de dólares estadounidenses en 2015.
La Segunda Ley de Moore evalúa el crecimiento continuo de la inversión financiera requerida en la industria de los semiconductores. A medida que mejoraban los avances, los fabricantes podían tener la capacidad de crear mejores máquinas para automatizar la línea de producción. El proceso de automatización ha creado productos de menor precio para el consumidor, ya que el hardware creado tiene menores costos laborales. Los productos más nuevos y populares que se venden significa más ganancias para invertir en el desarrollo de nuevos diseños innovadores y dispositivos de capacidades aún mayores.
El costo de fabricación de una sola unidad siempre está disminuyendo, mientras que el dinero que se invierte aumenta constantemente para continuar con la investigación y el desarrollo. En algún momento, la Primera Ley de Moore (la cantidad de componentes en un CI) y la Segunda Ley de Moore (los gastos de producción de los CI) chocarán, ya que los crecientes costos de fabricación alcanzarán una meseta y serán demasiado costosos para mantener y aprovechar.
