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¿Qué es la ley de Moore y para qué sirve?

La Ley de Moore se refiere a una observación hecha por el cofundador de Intel, Gordon Moore, en 1965, en la que descubrió que el número de transistores por pulgada cuadrada en los circuitos integrados se había estado duplicando año tras año desde su invención.

La Ley de Moore vaticina que esta tendencia se mantendrá intacta en los próximos años. Aunque el ritmo ha disminuido, el número de transistores por pulgada cuadrada se duplicó aproximadamente cada año y medio. Esto se usa como la definición actual de la Ley de Moore.

ley de moore

La versión simplificada de esta ley establece que las velocidades del procesador o la potencia de procesamiento general para ordenadores se duplicarán cada dos años. Un rápido chequeo entre técnicos de diferentes empresas informáticas muestra que el término no es muy popular, pero la regla sigue siendo aceptada.

Si examináramos las velocidades de los procesadores desde 1970 hasta 2018 y luego de nuevo en 2019, podríamos pensar que la ley ha alcanzado su límite o se está acercando. En la década de 1970, las velocidades del procesador oscilaban entre 740 KHz y 8 MHz. Sin embargo, en realidad es más preciso aplicar la ley a los transistores que a la velocidad.

La cantidad de potencia informática que ahora podemos utilizar en los dispositivos más pequeños, es algo notable en comparación con lo que se podía lograr, digamos, hace una década.

Mirando hacia atrás, incluso cinco años más o menos, un PC que era el mejor en su momento, sería considerado anticuado si se comparara con un PC actual.

Esto es posible simplemente porque los fabricantes de chips son capaces de aumentar el número de transistores en un chip significativamente cada año, a medida que mejoran los avances en la investigación de chips.

La extensión de la Ley de Moore es que los ordenadores, los componentes que funcionan en ordenadores y la potencia informática se vuelven más pequeños y rápidos con el tiempo, a medida que los transistores de los circuitos integrados se vuelven más eficientes.

Los transistores son simples interruptores electrónicos de encendido y apagado integrados en microchips, procesadores y pequeños circuitos eléctricos. Cuanto más rápido procesan las señales eléctricas, más eficiente se vuelve un ordenador.

Los costes de estos ordenadores de mayor potencia también disminuyeron con el tiempo, generalmente alrededor del 30 por ciento al año. Cuando los diseñadores de hardware aumentaron el rendimiento de los ordenadores con mejores circuitos integrados, los fabricantes fueron capaces de crear mejores máquinas que pudieran automatizar ciertos procesos. Esta automatización creó productos de menor precio para los consumidores, ya que el hardware creó menores costos de mano de obra.

La Ley de Moore en la sociedad actual

Cincuenta años después de la Ley de Moore, la sociedad contemporánea ve docenas de beneficios expuestos por esta ley. Los dispositivos móviles, como los teléfonos inteligentes y los ordenadores de sobremesa, no funcionarían sin procesadores muy pequeños. Los ordenadores más pequeños y rápidos mejoran el transporte, la atención médica, la educación y la producción de energía. Casi todas las facetas de una sociedad de alta tecnología se benefician del concepto de la Ley de Moore puesta en práctica.

Hoy en día, todos los procesadores de consumo están hechos de silicio, el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, después del oxígeno. Pero el silicio no es un conductor perfecto, y los límites a la movilidad de los electrones que lleva imponen un límite duro en cómo puedes densamente embalar los transistores de silicio.

Pero no solo el consumo de energía representa un problema enorme, sino también un efecto llamado túnel cuántico puede causar problemas para mantener los electrones contenidos más allá de un cierto umbral de espesor.

Los transistores de silicio alcanzan actualmente los 14 nanómetros, y aunque algunos diseños de chips de 10 nanómetros llegarán pronto al mercado, se ha llegado a la conclusión de que para cumplir con la Ley de Moore durante un largo período de tiempo, las empresas tendrán que crear materiales más nuevos y mejores para que sean la base de los ordenadores de la próxima generación.

La Ley de Moore en el futuro

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Gracias a la nanotecnología, algunos transistores son más pequeños que un virus. Estas estructuras microscópicas contienen moléculas de carbono y silicio alineadas de manera perfecta que ayudan a mover la electricidad a lo largo del circuito más rápido.

Eventualmente, la temperatura de los transistores hace imposible crear circuitos más pequeños, porque enfriar los transistores requiere más energía que la que pasa por los transistores. Los expertos muestran que los ordenadores deberían alcanzar los límites físicos de la Ley de Moore en algún momento de los próximos años. Cuando eso suceda, los informáticos tendrán que examinar formas completamente nuevas de crear ordenadores.

Las aplicaciones y el software podrían mejorar la velocidad y eficiencia de los ordenadores en el futuro, en lugar de los procesos físicos. La tecnología en la nube, la comunicación inalámbrica, la internet de las cosas y la física cuántica podrían también desempeñar un papel importante en la innovación de la tecnología informática.

El progreso hacia la duplicación del número de circuitos se ha ralentizado, y los circuitos integrados no pueden ser mucho más pequeños a medida que los transistores se acercan al tamaño de un átomo.

En algún momento en el futuro, los avances en software o hardware podrán mantener vivo el sueño de la Ley de Moore. Sin embargo, la industria informática parece estar lista para dar un giro a otro curso que avanzará en pocos años.

El progreso de la Ley de Moore

Aunque la Ley de Moore había dicho cada dos años, este rápido aumento en la producción tecnológica ha disminuido el período en las mentes de los técnicos y usuarios por igual.

La limitación que existe es que una vez que los transistores pueden ser creados tan pequeños como las partículas atómicas, entonces no habrá más espacio para el crecimiento en el mercado de la CPU en lo que se refiere a velocidades.

Moore observó que el número total de componentes en estos circuitos se había duplicado aproximadamente cada año, entonces extrapoló esta duplicación anual a la década siguiente, estimando que los microcircuitos de 1975 contendrían unos sorprendentes 65.000 componentes por chip.

En 1975, a medida que la tasa de crecimiento comenzó a disminuir, Moore revisó su marco de tiempo a dos años. Su ley revisada era un poco pesimista; más o menos 50 años después de 1961, el número de transistores se duplicaba aproximadamente cada 18 meses. Posteriormente, las revistas regularmente se refirieron a la Ley de Moore como si fuera una ley tecnológica con la seguridad de las leyes de movimiento de Newton.

Lo que hizo posible esta explosión dramática en la complejidad del circuito fue el tamaño cada vez menor de los transistores durante décadas.

Las características de transistor que miden menos de un micrón se alcanzaron durante la década de 1980, cuando los chips dinámicos de memoria de acceso aleatorio (DRAM) comenzaron a ofrecer capacidades de almacenamiento de megabytes.

En los albores del siglo XXI, estas características se acercaron a 0,1 micrones de ancho, lo que permitió la fabricación de chips de memoria gigabyte y microprocesadores que funcionan a frecuencias de gigahertz. La Ley de Moore continuó en la segunda década del siglo XXI con la introducción de transistores tridimensionales de decenas de nanómetros.

El cercano fin de la Ley de Moore

Debido a que la Ley de Moore sugiere un crecimiento exponencial, es poco probable que continúe indefinidamente. La mayoría de los expertos esperan que la Ley de Moore dure otras dos décadas. Algunos estudios han demostrado que las limitaciones físicas podrían alcanzarse en 2018.

Según un reciente informe del International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), que incluye a gigantes de chips como el propio Intel y Samsung, los transistores podrían llegar a un punto en el que no podrían reducirse más en 2021. Las empresas alegan que, para entonces, ya no será económicamente viable hacerlos más pequeños, acabando finalmente con la Ley de Moore.

Esto significa que aunque físicamente podrían hacerse más pequeños, en teoría alcanzarían lo que el ITRS llama su “mínimo económico”, lo que significa que hacerlo solo haría prohibitivos los costos.

No es la primera vez que se duda de la teoría de Moore. El año pasado, el director ejecutivo de Intel, Brian Krzanich, anunció que el cambio de tamaño de un transistor a otro se está extendiendo de dos a dos años y medio. Krzanich cuestionó esto durante una llamada de ganancias de Intel, diciendo que los procesos de fabricación no han avanzado al mismo ritmo que en el pasado.

Sin embargo, el ITRS cree que esto no significa el fin del concepto detrás de la Ley, ya que los fabricantes encuentran formas cada vez más innovadoras de introducir más interruptores en un espacio dado. Tomemos por ejemplo la tecnología 3D NAND de Intel, que consiste en apilar 32 capas de memoria una encima de la otra para crear grandes capacidades de almacenamiento.

Palabras finales y conclusión

Hasta ahora, la Ley de Moore ha demostrado ser correcta, una y otra vez, y como resultado de ello se ha dicho durante mucho tiempo que es responsable de la mayoría de los avances en la era digital, desde PCs hasta superordenadores, debido a su uso en la industria de los semiconductores para guiar la planificación a largo plazo y establecer objetivos para la investigación y el desarrollo.

La Ley de Moore es una ley de economía, no física. Indica que cada nuevo chip tendrá el doble de transistores y por lo tanto calculará la capacidad de la generación anterior para el mismo costo de producción.

Esta sencilla regla ha impulsado todos los avances en la revolución tecnológica durante más de medio siglo y sigue definiendo los límites cada vez mayores de la tecnología actual, permitiéndonos tomar conceptos como la inteligencia artificial y los vehículos autónomos, y hacerlos realidad.

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Esta ley ganó notoriedad porque a la gente le gustan las leyes que le permiten predecir el futuro de una de las industrias más grandes del mundo, pero la base física de este principio significa que es ligeramente diferente, y menos confiable, de lo que mucha gente cree.

Las limitaciones físicas en la fabricación de estos chips fácilmente podrían hacer retroceder ese número a cinco años o más, invalidando efectivamente la Ley de Moore para siempre.

Fuente
Imágenes Wikimedia Commons

Miguel Ángel Navas

Amante de la informática, los smartphones y la tecnología en general. Técnico superior en Administración de sistemas informáticos y redes, y un reviewer sin pelos en la lengua. Cualquier duda o cuestión aquí me tenéis.
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