La llei de Moore és viva i bé? depèn de com definiu escalar

Darrerament s’ha parlat molt sobre la disminució de la Llei de Moore i els reptes als quals s’enfronten els fabricants de xip a mesura que intenten passar a dimensions cada cop més petites. Certament, els ordinadors no s’aconsegueixen amb més rapidesa al ritme que eren i els reptes als que s’enfronten els chipmakers no han estat mai grans. Tot i així, Intel continua insistint que "la llei de Moore és viva i bé", quan es parla dels seus plans per a la producció de 10 milions i 7 milions. Per intentar esbrinar què passa, vaig mirar algunes mesures de progrés diferents i vaig obtenir respostes diferents.

Si bé moltes persones combaten la llei de Moore amb la velocitat, en realitat és una mesura de la taxa en l’augment de la complexitat del component mínim, més o menys afirmant que el nombre de transistors es duplicarà periòdicament. En el document inicial de 1965, aquest doblatge es feia cada any, tot i que, a partir de 1975, Moore actualitzava la seva projecció a doblar cada dos anys, la qual cosa ha estat en general des dels que els fabricants de fabricants de copes feien des de sempre.

En el dia dels inversors d'Intel, el mes passat, Bill Holt, vicepresident executiu i director general del grup de tecnologia i fabricació, va tornar a mostrar diapositives que suggerien que el nombre de transistors "normalitzats" per àrea continuava disminuint a un ritme millor que el doblatge, tot i que va destacar que el cost de producció augmentava encara més ràpidament del que s’esperava. El resultat, va dir, és que el cost per transistor ha seguit el ritme.

Però per primera vegada que puc recordar, va emfatitzar que diferents tipus de transistors dins d’un xip requereixen quantitats diferents d’àrea en el xip, les cèl·lules de memòria SRAM són aproximadament tres vegades més denses que les cèl·lules lògiques. Va utilitzar aquesta afirmació per desviar preguntes sobre la densitat mitjana del transistor en comparació amb els xips Apple A9 realitzats per Samsung o TSMC.

Per aprofundir, el meu company John Morris i jo vam mirar les estadístiques publicades d’Intel sobre els seus xips des del 1999, des del Pentium III (conegut com a Coppermine), que es va produir a 180 nm, fins als xips de Broadwell Core de l’any passat, el primer fabricat. amb tecnologia 14nm.

Primer cop vam mirar Gate Pitch Scaling: la distància mínima entre les comportes que formen un transistor. El escalat tradicional suggereix que això disminueix un 70 per cent per generació per obtenir el 50% de l'escala global. En aquesta mesura, està clar que, tot i que continua l’escalat, no veiem tanta reducció com esperíem.

Però altres tècniques que fan els fabricants de xips canvien una mica. Analitzant les cel·les de memòria SRAM, la part més densa i bàsica d’un xip, podem veure que fins fa poc això ens donava una reducció del 50 per cent per generació de processos, tot i que sembla que s’estava caient.

En els últims anys, Intel també ha destacat l'escalat total de la zona lògica, que és el producte del pas de la porta i del pas mínim dels interconnexions metàl·liques que fan la ruta dels senyals al voltant d'aquest xip i el connecten al món exterior. Això té cert sentit perquè si els transistors lògics s’escalaven, però les interconnexions no s’aconsegueixen, la mida i el cost general dels xips no disminuirà. Per exemple, el procés FinFET de 16 nm de TSMC utilitza el mateix procés metàl·lic que el seu xip pla de 20 nm, de manera que ofereix poc en forma de contracció (encara que és més ràpid i consumeix menys potència). En termes d’ampliació de l’àrea lògica, Intel sembla ser objectiu en les darreres generacions.

Hi ha moltes maneres de mirar les tendències, i una cosa que sembla clara és que ara es triga més a arribar al següent node del que ha pres els darrers 20 anys. En lloc de dos anys entre nodes, per als 14nm i els propers nodes 10nm, en realitat s'aproximarà als 2, 5 anys, amb xips de 10 nm previstos per arribar a la segona meitat del 2017.

Intel assenyala que, a la llarga, fins al primer microprocessador, el 4004, el temps entre les noves generacions de tecnologia de xip ha estat sempre una mica flexible.

Intel utilitza aquesta diapositiva (que Mark Führ ha mostrat moltes vegades) per indicar la cadència de Moore's Law, des del primer microprocessador, l'Intel 4004, que va utilitzar 2.300 transistors en un procés de 10 micres el 1971 fins al procés actual de 14nm. Analitzant aquest gràfic, Intel diu que la cadència mitjana ha estat un nou node cada 2, 3 anys. Segons aquest punt, un ritme de 2, 5 anys per 14nm i 10nm no és tan significatiu. Ho miro i veig un ràpid avançament de la llei de Moore des del 1995 fins al 2012 aproximadament, quan van començar a aparèixer els primers productes Ivy Bridge de 22 milions. Ara la cadència sembla que torna a desaccelerar-se.

(Tingueu en compte que Intel va deixar de donar informació sobre mida del transistor i la matriu amb la generació de 14nm citant problemes competitius, per la qual cosa els darrers números que tenim per a un quad-core provenen de Haswell de 22nm, que tenia 1, 4 mil milions de transistors en una matriu de 177 mm ^2.)

Així, la Llei de Moore s’alenteix? Depèn de com ho miris. És cert que, en algunes mesures, el ritme sembla que s’ha reduït i que els reptes a què s’enfronten els fabricants de xip es fan més difícils amb cada generació. Avui en dia només quatre empreses -Intel, GlobalFoundries, Samsung i TSMC- afirmen tenir processos de 14 o 16 milions. La creació d'un nou xip en un d'aquests nous processos és més costosa que mai. Però hi ha prou raó i prou al·licient per esperar que veurem xips de 10nm al llarg del 2017, i que se succeiran els xips de 7nm, 5nm i 3nm.