Home > Coisas da Informática > A Lei de Moore

A Lei de Moore

March 9th, 2011

Até meados de 1965 não havia nenhuma previsão real sobre o futuro do hardware, quando o então presidente da Intel, Gordon E. Moore fez sua profecia, na qual o número de transistores dos chips teria um aumento de 100%, pelo mesmo custo, a cada período de 18 meses. O que viria a ser conhecido como “A Lei de Moore”.

Essa profecia tornou-se realidade e acabou ganhando o nome de Lei de Moore.

Esta serve de par¢metro para uma elevada gama de dispositivos digitais, além de CPUs. Na verdade, qualquer chip está ligado a lei de Moore, até mesmo CCD de c¢meras fotográficas digitais (sensor que capta a imagem nas c¢meras domésticas; ou CMOS, sensores que captam imagens nas c¢meras fotográficas profissionais). Esse padrão continuou a se manter até hoje, e não se espera que pare até, no mínimo, 2015.

O primeiro a arriscar uma teoria evolucionista a respeito de hardware foi, Alan Turing em 1950 que previu que na virada do século teríamos computadores com memória na casa de 1 GB. Quinze anos depois dessa afirmação, em um artigo de cunho cientifico a revista Eletronic Magazine de 19 de abril de 1965 Gordon Moore fez a seguinte citação:

A complexidade para componentes com custos mínimos tem aumentado em uma taxa de aproximadamente um fator de dois por ano … Certamente em um curto prazo pode-se esperar que esta taxa se mantenha, se não aumentar. A longo prazo, a taxa de aumento é um pouco mais incerta, embora não haja razões para se acreditar que ela não se manterá quase constante por pelo menos 10 anos. Isso significa que em torno de 1975, o número de componentes por circuito integrado para um custo mínimo será 65.000 (65nM). Eu acredito que circuitos grandes como este poderão ser construídos em um único componente (pastilha).

O primeiro a tratar a então profecia de Moore por Lei de Moore foi Caver Mead, então professor da Caltech, e pioneiro da VLSI Technology, no ano de 1970.

Durante a década de 70, Gordon Moore, na época o presidente da Intel lançou uma profecia, que dizia que apartir dali o poder de processamento dos processadores dobraria a cada 18 meses. Esta ‘profecia’ tornou-se tão verdadeira que acabou virando a famosa lei de Moore, e realmente vem se mantendo precisa até os dias de hoje.

Mas, você já parou para pensar até onde os processadores podem evoluir? Até onde a lei de Moore pode continuar sendo válida?

Um processador é formado por transístores. Um transístor sozinho é uma estrutura muito simples, basicamente temos três filamentos, um filamento emissor, outro coletor e um terceiro, chamado de base. Entre os três pólos temos um material semicondutor, o que permite que o transístor não tenha partes móveis.

Cada transístor funciona como uma espécie de chave, pode permitir ou interromper a transmissão do sinal elétrico. Apenas um transístor não pode fazer muita coisa, mas se combinarmos vários transístores teremos um microchip, que dependendo da sua complexidade pode ser programado para executar várias funções.

Quanto mais transístores o microchip possuir, mais operações por ciclo ele será capaz de executar. Porém, ao mesmo tempo, quanto maior for a área ocupada por ele, ou seja, quanto maior ele for, menor poderá ser a sua freq¼ência de operação, pois com os transístores mais longe uns dos outros o sinal levará mais tempo para ser transmitido e, além disso, teremos perda de sinal e interferências. è justamente por isso que os chips são tão pequenos.

Chegamos então ao dilema fundamental: para ter um processador mais rápido, precisamos que ele seja mais complexo, ou seja, seja capaz de executar mais operações por ciclo, tendo consequentemente um número maior de transístores, ou então precisamos aumentar sua freq¼ência de operação, para que ele seja capaz de executar mais operações por segundo. O grande problema é que quanto maior for a freq¼ência de operação, menor o chip deverá ser! As duas idéias são completamente incompatíveis.

Já que não adiantaria diminuir o número de transístores para aumentar a freq¼ência de operação do processador, já que no final o resultado acabaria sendo o mesmo, ou até pior, o jeito é diminuir o tamanho dos transístores. Com transístores menores, poderemos tanto aumentar o número deles em cada chip, quanto aumentar sua freq¼ência de operação. è esta idéia que vem permitindo a enorme evolução dos processadores nas últimas décadas.

Os primeiros transístores comerciais, produzidos na década de 50, tinham o tamanho da cabeça de um fósforo. Os transístores usados no 8088, o processador do XT já eram gritantemente menores, medindo apenas 3 mícrons (um mícron equivale a um milésimo de um milímetro). O 486 já usa transístores medindo apenas 1 mícron, os primeiros processadores Pentium usam transístores de 0.5 mícron. Os processadores Pentium apartir de 100 MHz, assim com o MMX já utilizam transístores de 0.35 mícron. O Pentium II apartir de 350 MHz já usa 0.25 mícron, enquanto os processadores atuais utilizam transístores medindo apenas 0.18 mícron.

Ao mesmo tempo, foi aumentado o número de transístores em cada processador, o 8088 tinha apenas 29.000 transístores, enquanto um Pentium 4 tem 42 milhões. O Athlon não fica muito atrás, com 37 milhões.

Recentemente, a Intel anunciou suas pesquisas para produzir uma nova safra de chips com transístores medindo apenas 0.07 mícron. Até um ano atrás, acreditava-se que seria impossível produzir transístores tão pequenos. Para você ter uma idéia, com apenas 0.07 mícron por transístor, cada gate, ou seja cada um dos três filamentos que compõe cada transístor, teria apenas 3 átomos de cobre de espessura! Para reforçar o quanto isto é pouco, com transístores de 0.18 mícron, o sinal elétrico usado para mudar o seu estado, é composto por apenas algumas centenas de elétrons. Com transístores de 0.07, o sinal teria apenas algumas *dezenas* de elétrons! Haja isolamento para preservar a integridade de um sinal tão ínfimo.

Segundo a Intel, os chips de 0.07 mícron devem começar a ser produzidos no final de 2005. Até lá teremos os chips de 0.13 e 0.10 mícron, que permitirão um grande salto no poder de processamento dos chips.

Os primeiros chips de 0.10 deverão chegar ao mercado lá pelo final de 2003, o que permitirá uma nova safra de chips operando inicialmente a 4 ou 5 GHz, mas com potencial para chegar até os 6 ou 7 GHz. Até lá, provavelmente já teremos uma forte presença dos processadores de 64 bits, principalmente do Hammer, que é mais adequado ao mercado doméstico.

Finalmente, caso a Intel consiga cumprir suas promessas (o que nem sempre faz), teremos no Natal de 2005 os primeiros chips de 0.07 mícron, que talvez alcancem a marca dos 10 GHz. Daí pra frente ainda teremos mais pelo menos 3 gerações de processadores pela frente.

O segredo para conseguir produzir transístores tão pequenos é a técnica de produção usada. Hoje em dia se usa litografia óptica, que consiste em usar laser para marcar o silício. Apartir dos 0.13 mícron os fabricantes passaram a utilizar luz ultravioleta (Extreme Ultra Violet) que oferece uma precisão bem maior.

Não apenas a Intel, mas também a AMD e outros fabricantes de chips vem fazendo pesquisas neste sentido. Apesar de ainda não ter tocado no assunto, é de se esperar que a AMD acompanhe as evoluções da Intel, mantendo a concorrência, isso se até lá não aparecer uma terceira grande no ramo dos processadores. Quem sabe a Via, a Transmeta, ou até mesmo a própria IBM.

Fonte: Wikipedia e Carlos E. Morimoto, GDH Press e Sul Editores

Categories: Coisas da Informática Tags:
Comments are closed.