1. ¿Baja siempre el costo al agregar componentes? Moore estimó en 1965 que los componentes de los circuitos se duplicaban cada año
En 1965, Gordon Moore estimó en un artículo para la revista Electronics cómo aumentaba la "complejidad" de los circuitos [1]. En circuitos con pocos componentes, el costo por componente baja mientras se agregan más. Sin embargo, si se amontonan demasiados, aumenta la cantidad de productos defectuosos y baja el rendimiento, lo que hace que el costo unitario suba [1]. Es decir, existe un "número justo" donde el costo es mínimo.
Moore afirmó que este "número justo" había crecido a una tasa de casi duplicarse cada año, y estimó que en 1975 habría 65.000 componentes por chip [1]. Lo que se contaba aquí era la complejidad donde el costo es mínimo, no simplemente cuántos componentes aumentaron. También es importante notar que era "cada año", no "cada dos años". Entonces, ¿por qué una estimación de unos 10 años sigue siendo un tema de conversación más de medio siglo después?
2. Moore llamó "extensión brutal" a su predicción de 1965 sobre la duplicación de componentes, según una entrevista de 2015
En una entrevista de 2015, se dice que Moore habló sobre su artículo de 1965 con el sentido de que solo hizo una extensión brutal asumiendo que continuaría duplicándose cada año hasta 10 años en el futuro [3]. Sin embargo, ese mismo artículo tenía un párrafo imaginando la vida futura. Decía que los circuitos integrados traerían "sorpresas" como computadoras domésticas (o terminales conectadas a una computadora central), control automático de automóviles y dispositivos de comunicación personal portátiles [1].
Lo escrito llega hasta "dispositivos de comunicación personal portátiles", por lo que no se puede decir que predijo los teléfonos inteligentes. Aun así, se puede leer que ya en 1965 imaginaba que componentes pequeños y baratos saldrían de los laboratorios y grandes computadoras.
3. El primer microprocesador comercial, el Intel 4004 de 1971, tenía 2.300 transistores, y Moore revisó su estimación en 1975
El 15 de noviembre de 1971, Intel lanzó el "4004". Se considera el primer microprocesador comercial del mundo, tenía 2.300 transistores, se fabricó con tecnología de 10 micrómetros y funcionaba a aproximadamente 740 kilohertz. Fue desarrollado para las calculadoras de la empresa japonesa Busicom [4].
Se cuenta que el ingeniero de Busicom, Masatoshi Shima, se unió junto con los ingenieros de Intel en el desarrollo. Sin embargo, como los detalles del rol de cada persona dependen de fuentes secundarias, aquí nos quedamos solo con que "se unió" [4]. En 1975, Moore revisó su estimación a "duplicarse cada dos años". Como la forma de expresar la corrección varía según la fuente, solo mencionamos el punto de que cambió a "cada dos años" [2]. Se dice que el nombre "Ley" fue puesto por Carver Mead [2].
4. De 2.300 a 92 mil millones de transistores: cuántos tienen los chips M3 de Apple de 2023
En octubre de 2023, Apple anunció "M3", "M3 Pro" y "M3 Max". El número de transistores es de 25 mil millones para el M3, 37 mil millones para el M3 Pro y 92 mil millones para el M3 Max [5]. Como el 4004 tenía 2.300, el M3 Max es aproximadamente 40 millones de veces más (92 mil millones ÷ 2.300) y el M3 es aproximadamente 10 millones de veces más.
Repetir la duplicación 25 veces da aproximadamente 33,5 millones de veces; 26 veces da unos 67 millones. Los 40 millones caen entre ellos, lo que significa que en los 52 años desde 1971 hasta 2023 hubo aproximadamente 25 duplicaciones, una tasa casi de una cada dos años. Esto es un cálculo aproximado hecho por el autor, no un número escrito en las fuentes. Estos números hablan de la "cantidad" de transistores. Entonces, ¿cuál es el "tamaño" de un transistor hoy?
5. Por qué "3 nanómetros" no es el tamaño real de un componente, sino el nombre de una generación de fabricación
El 4004 se fabricó con tecnología de 10 micrómetros, es decir, 10.000 nanómetros [4]. Si solo comparamos números, "3 nanómetros" es una diferencia de aproximadamente 3.300 veces (10.000 ÷ 3). Sin embargo, los actuales "5 nanómetros" y "3 nanómetros" no son la longitud real de las partes del transistor.
Según las previsiones del mapa de ruta tecnológico de la industria IEEE (IRDS, edición 2021), en la generación de "5 nanómetros", la longitud de la puerta es de 18 nanómetros, el espacio entre puertas es de 51 nanómetros y el espacio entre los cables más finos es de 30 nanómetros [6]. Antes, el número en el nombre de la generación representaba la longitud de la puerta. Desde alrededor de 2011, los nombres de Intel empezaron a usar números más pequeños que las longitudes reales, y ahora cada empresa los usa como nombres para nuevas generaciones [7]. Para exponer con luz ultravioleta extrema (EUV) de longitud de onda de 13,5 nanómetros en la litografía más avanzada, se dice que el proceso de disparar un láser dos veces a gotas de estaño fundido para crear luz se repite 50.000 veces por segundo [9]. Si separas los números del nombre de estas dimensiones reales, es menos probable que te confundas.
6. Por qué hacer los transistores más pequeños ya no los vuelve más rápidos y los chips usan varios núcleos a la vez
Robert Dennard mostró en 1974 la perspectiva de que al hacer transistores más pequeños, se podía operar más rápido mientras se controlaba el consumo de electricidad. Esta idea se llama "Escalado de Dennard" [8]. Esta perspectiva dejó de funcionar alrededor de los años 2005-2007 porque, al hacer transistores más pequeños, la densidad de potencia aumentaba debido a las corrientes de fuga. Como el año tiene un rango en las fuentes, escribimos "alrededor" [8].
Como resultado, la frecuencia de reloj, que es una medida de la velocidad de operación, dejó de crecer en torno a 4–6 gigahercios. Las empresas de chips cambiaron de dirección hacia el "multinúcleo", colocando múltiples núcleos de cálculo en un solo chip [8]. Se puede leer que no es que "no se vuelvan más rápidos", sino que avanzaron hacia "poner varios núcleos a trabajar simultáneamente" en lugar de "hacer uno más rápido". Como hay opiniones divididas sobre si la Ley de Moore continúa o termina, aquí no afirmamos nada definitivo.
7. Cómo comprobar tú mismo la estimación de 1965 duplicando un número 10 veces hasta llegar a 1024
Empieza con 1 y repite la duplicación 10 veces: 1, 2, 4, 8... llegarás a 1024. La "duplicación anual durante 10 años" de 1965 era un cálculo que preveía aproximadamente 1000 veces más.
A continuación, ¿qué pasa si continúas "duplicar cada dos años" durante 10 años? Son 5 veces, así que es 32 veces. Con una calculadora, haz una tabla para ver dónde se abre la brecha entre el ritmo anual y el bienal. Intenta escribir en papel "duplicación anual" y "duplicación cada dos años" para 10 años y compara las dos columnas lado a lado. Verás desde qué año la diferencia es visualmente notable. Si quieres leer el artículo original, el artículo de Moore de 1965 está reimpreso [1].