Procesador

Los procesadores de los ordenadores han cambiado mucho desde que aparecieran por primera vez en los primeros años de la década de 1970. El primer micro, el Intel 4004, vio la luz en 1971. Este fue el primer modelo de CPU que estuvo disponible de forma comercial, estaba formado por un único chip y era de 4 bits. Si pensamos en los procesadores Intel o AMD de las generaciones actuales se aprecia una tremenda evolución desde aquellos primeros días, como ya comentamos. Todo ese progreso se ha regido por una ley formulada por uno de los cofundadores de Intel, Gordon Moore.

La llamada Ley de Moore estipula que cada dos años se multiplica el número de transistores que hay dentro de un procesador. Originalmente se estableció que la duplicación se realizaría cada año, si bien Moore acabó modificando su ley y ampliando el período a dos años. Se trata de una ley empírica que, como ya dijimos, se viene cumpliendo desde el inicio de la fabricación de procesadores hasta el día de hoy.

La Ley de Moore tiene fecha de caducidad. Hasta ahora la industria de los procesadores ha conseguido encoger el tamaño de los procesadores y reducir el precio de fabricación de los mismos, pero según se recoge puede que en un futuro ya no sea económicamente viable. Ya hace tiempo que se viene hablando del final de la Ley de Moore -ya hay medios que desde primeros de este 2016 la declaran clínicamente muerta-, pero lo que todavía no se había establecido era una fecha límite para el final de su aplicación.

Explicación gráfica de la Ley de MooreExplicación gráfica de la Ley de Moore / Timmymiller editada con licencia CC BY-SA 3.0

¿Se romperá finalmente la Ley de Moore?

Según se recoge, en el 2015 International Technology Roadmap for Semiconductors, un informe publicado este mes, en 2021 ya no será económicamente viable reducir el tamaño de los transistores. Estos componentes son fundamentales en la fabricación de procesadores, ya que dictan la densidad máxima de componentes que se pueden meter dentro de una pequeña placa de silicio.

El informe predice que los fabricantes conseguirán mayores beneficios cambiando de estrategia. Ya no se tratará de meter más componentes dentro de un procesador, sino más bien de reorganizarlos de forma conveniente. Esta conveniencia podría venir dada por problemas como, por ejemplo, la disipación del calor. Los procesos de fabricación actuales como el llamado 3D scaling están ayudando en ese asunto también, ya que conforme la densidad térmica aumenta, la cantidad de superficie disponible para soltar ese calor disminuye. Usando este proceso también se consigue que cada micro necesite menos energía para funcionar, con lo que los componentes pueden disipar mejor toda esa temperatura extra.

La Ley de Moore ha predecido con más o menos éxito el avance de la computación desde su aparición en 1965. 51 años después la “Ley” se ha convertido en cualquier cosa que la prensa y los fabricantes decidan en cualquier momento, pero lo esencial es que podemos esperar que la densidad de transistores dentro de un circuito integrado se doble cada dos años. Esto, como es lógico, también implica que los transistores reducen a la mitad su tamaño, pero mediante el uso del 3D scaling se puede aumentar la densidad de componentes sin reducir el tamaño del transistor.

Comentábamos al principio que las cosas han cambiado mucho en materia del desarrollo de procesadores. Tal y como se recoge en medios como Nature, los usuarios tienen la última palabra debido al auge que las aplicaciones y los dispositivos móviles. Son las propias apps las que marcan las necesidades de procesamiento, en lugar de ser la propia industria la que marca el ritmo y le dice a todo el mundo "tenemos disponible toda esta potencia a partir de ahora, adaptad vuestro software a nuestro hardware". La Ley de Moore, de hecho, queda invalidada desde el momento en el que no son los propios fabricantes quienes marcan el camino a seguir.

Procesador encajado en su zócaloProcesador encajado en su zócalo

Un nuevo comienzo sin el ITRS

El informe anteriormente citado es el último de su clase que veremos. Lleva 20 años siendo editado de forma regular, gracias a un interés compartido por impulsar la tecnología de los procesadores. Sin embargo, conforme los años han pasado y el interés de la industria ha disminuido, su relevancia ha ido disminuyendo más y más. Ya establecimos hace unas líneas que el mercado del procesador de hoy existe para servir al consumidor, en lugar de que sean las empresas las que deciden qué es lo que se hace.

El sustituto del ITRS será Reboot Computing, una nueva aventura que intentará servir como hoja de ruta coordinada por el IEEE. Reboot Computing ya publicó un documento el pasado otoño que, según hemos podido saber gracias a Motherboard, contenía la siguiente declaración:

La industria ha producido y seguirá produciendo transistores más pequeños y rápidos al ritmo predecido por la Ley de Moore. Dimensiones más pequeñas, frecuencias de cambio más altas y más transistores siguen siendo una posibilidad en el futuro, pero estos transistores no funcionarán a las frecuencias que permitirán que la potencia disipación del microprocesador exceda los 100 watios, porque el circuito se autodestruiría. Esta limitación ha frenado a un ritmo muy lento el progreso en el rendimiento de la computación. Necesitamos encontrar urgentemente una forma nueva de computar.

Esto quiere decir que sí es posible cumplir y sobrepasar la Ley de Moore a base de apilar transistores. El desafío principal es cómo conseguirlo sin fundir los circuitos integrados de cada micro en el proceso. La computación fotónica quizá podría ser una solución a este problema, pero por ahora es más un deseo que una realidad.

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