Em 1965, um pesquisador chamado Gordon Moore escreveu um pequeno artigo para a revista Electronics. Ele estava liderando a pesquisa e desenvolvimento da Fairchild Semiconductor na época. Seu título foi contundente: “Colocando mais componentes em circuitos integrados”.
Moore notou algo específico. Empresas como a Fairchild dobravam o número de componentes discretos em uma única polegada quadrada de silício a cada 12 meses. Isso é um crescimento exponencial. Se você pegar um chip de 1964 e compará-lo com um de 1965, o mais novo terá o dobro de transistores. Ele previu que isso continuaria acontecendo. Indefinidamente. Até que a física atrapalhou.
Os dois pilares da Lei de Moore
A observação de Moore não foi mágica. Apoiava-se em duas pernas frágeis. Primeiro, você precisa de avanços tecnológicos. Você tem que descobrir como encolher elementos. Em segundo lugar, você precisa de economia. A produção em massa tem de ser suficientemente barata para apoiar a I&D. Se o processo custa muito caro, a tendência morre.
Não chamamos isso de “lei” porque o universo não se importa com nossos cronogramas. Não existe uma regra fundamental que diga que um novo circuito integrado deve ser duas vezes mais potente que o anterior. É uma profecia autorrealizável. Empresas como a Intel gastam bilhões para acompanhar. Eles fazem isso por orgulho. Eles fazem isso para dominar o mercado. Mas será que uma previsão de quase 50 anos ainda é relevante?
Saltos Quânticos
A resposta curta é sim, mas com asteriscos. A definição de “duplicação” mudou. Não estamos mais apenas adicionando transistores. Estamos mudando a forma como eles funcionam.
Veja como os chips modernos são dimensionados. Não se trata apenas de fazer pontos menores. É uma questão de empilhamento 3D. Os fabricantes estão indo além do plano 2D tradicional. Eles estão empilhando camadas de memória sobre camadas lógicas. É aqui que se escondem agora os ganhos reais.
“A Lei de Moore tornou-se uma espécie de profecia auto-realizável à medida que os fabricantes de chips se esforçaram para acompanhá-la.”
Por que isso é importante para você? Porque seu telefone, seu laptop e sua geladeira inteligente dependem dessa escala. Quando a duplicação desacelera, os preços sobem. Platôs de desempenho. Você percebe isso quando seu novo dispositivo não parece “duas vezes mais rápido” que o antigo.
A economia dos retornos decrescentes
Aqui está o segredo sujo da fabricação de chips. Custa mais fabricar cada geração sucessiva de chips. Uma fábrica que fabrica chips de 14 nanômetros é mais barata do que outra que fabrica chips de 3 nanômetros. Os custos de P&D são astronômicos.
Então, a “lei” está sendo flexibilizada. Não está quebrando. Está ficando caro. As empresas estão encontrando novas maneiras de aumentar a densidade das embalagens. Eles estão usando litografia ultravioleta extrema (EUV). Eles estão redesenhando arquiteturas. O objetivo continua o mesmo: caber mais em menos espaço. Mas o custo por transistor está aumentando.
Essa tendência continuará? Provavelmente. Mas a definição de “mais componentes” está mudando. Não se trata apenas de quantidade. É uma questão de qualidade. E eficiência.
O próximo salto não é apenas menor. É mais inteligente. E isso custa dinheiro.
Todos os anos, alguém declara o fim da Lei de Moore. Os críticos geralmente estão errados. Os transistores dentro da sua CPU agora são tão pequenos que você não consegue vê-los com um microscópio óptico. Estamos profundamente na nanoescala. A física muda aqui. As regras clássicas são quebradas. A mecânica quântica assume o controle. Fica estranho.
Veja o tunelamento quântico. Imagine um elétron não como uma bola sólida, mas como uma onda. A onda tem uma forma. Uma curva de sino. As pontas estreitas mostram onde o elétron pode estar. O meio largo é onde provavelmente está. Agora imagine essa onda atingindo uma barreira. Uma lacuna entre dois condutores. Se a onda tocar o outro lado, o elétron terá chance de aparecer ali. Ele atravessa um túnel. Não deveria ser capaz de fazer isso. Mas acontece.
Este é um problema para chips. Um microprocessador é um sistema rodoviário para elétrons. Transistores são portas. Eles controlam o fluxo. Um portão fechado bloqueia o trânsito. Mas reduza demais esses portões. Você atingiu a parede quântica. Os elétrons vazam. O computador obtém dados incorretos. Os cálculos falham.
Os engenheiros lutam contra isso há anos. Eles mudaram os materiais. Eles construíram portões 3D. Eles melhoraram a eficiência. Isso ganhou tempo. Mas a Lei de Moore sobrevive por outra razão. Continuamos mudando a definição de “Lei de Moore”.
O que exatamente a Lei de Moore está prevendo agora?
A observação original era simples. Gordon Moore, cofundador da Intel, notou que o número de transistores em um chip dobrava aproximadamente a cada dois anos. Essa foi a previsão. Essa era a lei.
Hoje, ninguém mais mede a contagem de transistores. É muito barulhento. É muito difícil contar pequenas estruturas 3D. A indústria mudou a métrica. Agora, olhamos para o desempenho por watt. Ou velocidade do clock. Ou mesmo apenas o fato de que os chips ainda estão ficando mais baratos por unidade de desempenho.
Quando as pessoas perguntam como a Lei de Moore ainda é relevante, a resposta é que ela não é mais uma previsão sobre geometria. É uma previsão sobre economia. Os chips ainda estão se tornando mais eficientes. Eles ainda estão fornecendo mais poder de computação pelo mesmo custo ou por um custo menor. A curva se mantém. Não porque os transistores estejam ficando menores, mas porque os engenheiros estão cada vez mais espertos sobre como empacotá-los.
A mudança do tamanho para a arquitetura
Batemos numa parede com transistores planares. Você só pode encolher um transistor plano até certo ponto antes que o vazamento mate a bateria e a CPU. A solução não foram apenas fios menores. Era um espaço vertical.
Digite FinFETs. Esses transistores envolvem o canal. Como uma barbatana na água. Eles dão ao portão melhor controle sobre o fluxo de elétrons. Menos vazamento. Melhor desempenho. Essa mudança arquitetônica permitiu que a indústria continuasse dobrando o desempenho, mesmo que o tamanho físico dos componentes individuais parasse de diminuir na mesma proporção.
Então veio a revolução multi-core. Se um núcleo não puder ficar muito mais rápido, adicione mais núcleos. Isso mudou quais métricas são importantes. Não se tratava apenas de velocidade. Era uma questão de rendimento. Os dispositivos móveis precisavam disso. Os servidores precisavam disso. A definição de “progresso” expandiu-se para incluir o paralelismo.
Por que isso é importante para sua próxima atualização
Você não precisa conhecer mecânica quântica para se preocupar com isso. Você se importa porque suas expectativas são definidas por esta “lei”. Se a Lei de Moore estiver morta, você pode pensar que a estagnação tecnológica está aqui. Não é. Os métodos simplesmente mudaram.
Estamos passando da densidade de escala para a aceleração especializada. GPU. TPU. Unidades de processamento neural. Esses chips não dependem apenas de minúsculos transistores. Eles contam com uma arquitetura projetada para tarefas específicas. Esta é a nova fronteira do direito. Trata-se de fazer mais com menos.
O fim da Lei de Moore é um mito. A definição é apenas um alvo móvel. E ainda estamos nos movendo.
A Lei de Moore nunca foi realmente sobre física. Tratava-se de uma promessa específica: a contagem de componentes discretos num circuito integrado recém-fabricado duplicaria a cada doze meses. Nós falsificamos esse número agora. Especialistas da indústria dizem que ocorre a cada 18 a 24 meses. E não estamos mais apenas contando elementos.
Mudamos as traves. A interpretação moderna da Lei de Moore concentra-se no poder de processamento e não nos componentes físicos. A ideia é simples o suficiente para uma estimativa aproximada. Dê à indústria 18 a 24 meses. Observe a velocidade do microprocessador dobrar. Isso não significa que haja o dobro de transistores em um chip de 2012 em comparação com 2010. Significa que encontramos maneiras melhores de projetar o chip. A eficiência supera o volume bruto. Obtemos um aumento de velocidade sem precisar de um crescimento exponencial na contagem de componentes.
Redefinir a lei desta forma amplia a sua utilidade. Os fabricantes combinam nova tecnologia de fabricação com melhor arquitetura. Eles acompanham o ritmo. A observação permanece relevante.
Redefinir a Lei de Moore é trapaça?
Parece que sim. Gordon Moore previu em 1965 que um chip fabricado em 1975 conteria 65 mil transistores. Ele estava certo. Hoje, a Intel fabrica processadores com 2,6 bilhões de transistores. A matemática mudou. A densidade é uma loucura. Os computadores processam dados mais rápido do que nunca. Um PC doméstico hoje tem tanto poder quanto alguns dos primeiros supercomputadores décadas atrás.
Mas faz diferença se não estamos literalmente dobrando a contagem de transistores? Se vivermos numa era pós-PC, como Steve Jobs sugeriu uma vez, talvez a energia bruta seja menos relevante. Talvez a portabilidade e a eficiência energética sejam mais importantes. Se isso for verdade, a Lei de Moore não termina porque batemos numa parede física. Acaba porque deixa de fazer sentido económico. Por que continuar ultrapassando limites se o mercado não valoriza os ciclos extras?
Quem realmente precisa de energia?
Alguns compradores ainda exigem os mais altos padrões. Os entusiastas de videogame precisam disso. Profissionais que trabalham com mídia de alta definição anseiam por isso. Eles precisam de todo o poder de processamento que puderem obter.
E quanto ao resto de nós?
Poderíamos transformar nossos computadores pessoais em terminais idiotas. Acessamos tudo pela nuvem. Mas a nuvem não é mágica. É o computador de outra pessoa. Em algum lugar deve haver uma máquina com um processador poderoso para lidar com essa carga. A demanda muda. Não desaparece.
Talvez vejamos outro ajuste na Lei de Moore com um prazo de entrega mais longo. A definição pode se estender ainda mais. Os processadores podem dobrar de potência com menos frequência. Com sua história mutável, parece provável que o conceito permaneça. De uma forma ou de outra, ele sobreviverá.
Nota do autor
Perguntas Frequentes
O que é a Lei de Moore em termos simples?
A Lei de Moore é o princípio de que o número de transistores em um microchip dobra a cada dois anos. Gordon Moore criou a lei em 1965.
