Com quantos nanômetros a Lei de Moore acaba?

Com quantos nanômetros a Lei de Moore acaba?

Em 1965, o número de transistores presentes num circuito integrado chegava a meros sessenta e quatro. Em janeiro de 2023, a Apple lançou novos modelos do MacBook Pro e Mac Mini, com processadores que podem chegar a bizarros 67 bilhões de transistores.

Com quantos nanômetros a Lei de Moore acaba? (Imagem: Vitor Pádua / Tecnoblog)

A comparação com 1965 tem um motivo: foi quando o engenheiro Gordon E. Moore, um dos fundadores da Intel, publicou um artigo no qual previa que o número de transistores num circuito integrado – um processador, por exemplo – dobraria a cada ano. Uma década mais tarde, em 1975, ele revisou a previsão: o aumento de 100% no número de transistores se daria num período de cerca de dois anos.

Essa última formulação deu origem à chamada Lei de Moore, previsão que balizou a evolução da indústria de chips pelos anos que se seguiram. Um número maior de transistores num processador significa, na prática, mais poder computacional; olhando por esse aspecto, podemos dizer que Moore acertou.

Mas nem tudo é para sempre. A Lei de Moore pode estar em vias de bater no que o próprio Moore chamou de uma “barreira intransponível”, seu fim natural. Isso, é claro, dependendo de para quem você pergunta. Há aqueles que dizem que essa barreira já foi atingida, e que a Lei de Moore já é coisa do passado.

Quanto menor, melhor

Transistores são dispositivos semicondutores que liberam ou bloqueiam a passagem de correntes elétricas. Eles também amplificam sinais elétricos. É a multiplicação deles que permitiu o avanço da computação em tantos níveis da década de 1960 para cá.

Se o ideal é que um processador tenha muitos transistores, então eles precisam ser pequenos. E, quanto menor o espaço entre esses pequenos transistores, mais deles caberão num chip. Assim, a indústria avançou em técnicas para criar transistores cada vez mais diminutos.

Não é por acaso que eles são medidos em nanômetros. Um nanômetro é igual a um bilionésimo de um metro. Na geração mais recente da linha Core da Intel, os transistores chegam a 10 nanômetros; os já citados MacBook Pro e Mac Mini têm chips de 5 nanômetros. É a disputa pela miniaturização.

Placa wafer de chips de 3 nanômetros (Imagem: Divulgação/Samsung)

Aí entra a tal barreira intransponível, termo usado pelo próprio Gordon Moore numa entrevista em 2015. Acontece que existe um limite físico para a redução no tamanho dos componentes. Afinal, uma hora chega-se às dimensões do átomo – e digamos apenas que transistores em escalas atômicas seriam um tanto difíceis de produzir e controlar.

Uma hora, portanto, não haverá mais como miniaturizar. Moore deu um prazo, inclusive: de cinco a dez anos. Uma vez que isso foi dito em 2015, o momento da barreira intransponível estaria logo ali na esquina.

“A Lei de Moore está morta”

O CEO da Nvidia, Jensen Huang, parece acreditar que a barreira já foi atingida. O executivo declarou a morte da Lei de Moore em setembro do ano passado.

A afirmação parte de uma perspectiva econômica, mas é claro que também é uma cutucada na Intel. As GPUs da Nvidia dominam o mercado, e se tornaram importantíssimas para treinamento de inteligência artificial. Ao declarar o fim da Lei de Moore, Huang enfatiza a superioridade técnica de seu próprio produto.

Jen-Hsun Huang, co-fundador e CEO Da Nvidia

Mas o executivo tem um ponto. Afinal, já há algum tempo não se observam mais grandes saltos na capacidade de processamento nos computadores voltados ao grande público. As novas gerações trazem incrementos, melhoras em funções específicas, mas é inegável que o ritmo de evolução não é mais o mesmo.

A exceção seria o mercado de GPUs, onde as melhorias são muito claras. No caso dos processadores tradicionais, o desempenho estaria em plena desaceleração. Segundo a Farsight, publicação ligada ao Instituto de Copenhagen de Estudos Futuros, a melhora de performance entre 1986 e 2001 foi de 52% ao ano; porém, em 2018, havia caído para apenas 3.5%.

Para o usuário médio, talvez a Lei de Moore já tenha, de fato, ficado para trás. Ou quem sabe devamos interpretá-la de modo mais amplo, entendendo qualquer tipo de progresso, mesmo os pontuais, como evidência de sua validade.

Perspectivas diante do fim

No Tecnocast 284, conversamos sobre o que anda sendo feito na indústria para continuar progredindo na capacidade de processamento, com ou sem a Lei de Moore.

A Intel aposta em novas tecnologias para continuar extraindo mais performance de seus processadores. Mudanças na arquitetura, transistores mais otimizados e novos processos de fabricação de chips estão na agenda da empresa, que projeta chegar a chips com 1 trilhão de transistores em 2030.

Pat Gelsinger, CEO da Intel (imagem: divulgação/Intel)

Outra tecnologia que merece ser citada são os chiplets. Em resumo, são chips menores que podem ser combinados num chip maior. Dessa forma, um número alto de transistores poderia ser distribuído entre vários chiplets – uma forma de driblar o problema da miniaturização.

Além dessas soluções, há também a perspectiva de técnicas totalmente novas, mas ainda em fase de pesquisa. Temos a computação quântica, por exemplo. A ideia aqui não é o usuário doméstico usar diretamente com computador quântico, mas acessá-lo via nuvem e aproveitar seu poder de processamento.

No entanto, sabemos que a computação quântica ainda precisa evoluir para chegar nesse nível. Da mesma forma, vale mencionar os chips com nanotubos de carbono. São excelentes semicondutores e menores do que os transistores de silício utilizados atualmente.

Mas existe o gargalo da fabricação: a técnica seria bem diferente da usada para construir os chips que a indústria está acostumada. Cientistas do MIT conseguiram desenvolver um microprocessador de 16 bits com nanotubos de carbono em 2019. Ele tinha apenas 14 mil transistores. Como dá para ver, as pesquisas precisam avançar.

Há vários os caminhos possíveis, portanto, e o mais provável é que o futuro da indústria de chips passe por vários deles. Afinal, seja lá como interpretemos a Lei de Moore, uma coisa é certa: a busca por mais poder computacional nunca vai cessar.
Com quantos nanômetros a Lei de Moore acaba?

Com quantos nanômetros a Lei de Moore acaba?
Fonte: Tecnoblog