Legge di Moore: un’introduzione

Di - 13 March 2014 - in
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Nel 1965 il co-fondatore di Intel Gordon Moore scrisse un paper dal titolo “Cramming More Components onto Integrated Circuits” che, tradotto nella nostra lingua, suonava un po’ così: Ammassare molti più componenti in un circuito integrato.
Questo paper, molto bello da leggere ancora oggi, descriveva lo stato dell’industria dell’elettronica integrata e le prospettive di un settore, trainato da ampi orizzonti tecnologici e industriali.
All’interno del paper era contenuta anche l’osservazione empirica che il numero di circuiti integrati era raddoppiato ogni due anni, dal 1959 al 1965.

A partire da questa osservazione, Moore ha azzardato una tendenza continua per gli anni a venire, fino al 1975. Questa speculazione, definita intorno al 1970 come Legge di Moore, è stata talmente accurata da sopravvivere, empiricamente verificata, sino ad oggi ed essere un riferimento valido nell’industria dei semiconduttori per pianificazioni di produzione a lungo termine e per definire obiettivi di ricerca e sviluppo.
Per correttezza va tenuto presente che la Legge di Moore, nonostante la sua valenza empirica, non è una legge in termini naturali o fisici, ma resta una congettura basata sull’osservazione e verifica di un fenomeno che si ripete più o meno costante nel tempo.

Questo tipo di tendenza è stata resa possibile dal concorrere di diversi fenomeni di natura economica ed industriale.
Da un lato, grandi economie di scala e massicci investimenti in ricerca e sviluppo hanno stimolato progressi industriali e tecnologici per la produzione di chip con dimensioni sempre più ridotte (tipicamente secondo un fattore di 0.7 (½√2) ogni 2 anni) e contenenti un numero esponenzialmente più elevato di componenti (come espresso dalla Legge di Moore).

Contemporaneamente, l’incorrere dei massicci investimenti in R&D ha spinto, nelle ultime tre decadi, le industrie del settore dei semiconduttori a formare consorzi, partnership ed alleanze di vario genere. Culmine di queste iniziative fu la nascita, nel 1992, della National Technology Roadmap for Semiconductors (NTRS) da parte della Semiconductor Industry Association (SIA ), con lo scopo di organizzare gli sforzi congiunti per perseguire la tendenza della riduzione progressiva e continua del costo-per-funzione e promuovere la crescita del mercato dei semiconduttori.

Spinta fondante della roadmap è stata sempre quella di rispondere ad una semplice domanda: “quali sviluppi tecnologici devono essere pianificati ed implementati per mantenersi in linea con la Legge di Moore ?”

L’idea della roadmap risultò buona, tanto che, nel 1998, le corrispettive associazioni industriali europee, giapponesi, koreane e taiwanesi, si unirono alla SIA per creare la International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), pubblicata per la prima volta nel 1999.
Obiettivo della ITRS, così come dichiarato sul loro sito web, è quello di garantire avanzamenti nelle performance dei circuiti integrati e dei prodotti che includono tali componenti, a costi competitivi, in modo da garantire così la continuità dello stato di salute e successo di questo settore industriale.

Il ruolo della ITRS si è dimostrato fino ad ora efficace migliorare la qualità degli investimenti in R&D ad ogni livello (industriale, statale, universitario..) ed ha garantito la canalizzazione di tali sforzi verso aree tecnologiche ed industriali che necessitavano di soluzioni sostanziali fornite dalla ricerca applicata e di base.

In pratica, l’adozione quasi dogmatica della Legge di Moore da parte delle industrie, ha favorito l’instaurazione di un vero e proprio circolo virtuoso nell’identificazione e superamento di mancanze conoscitive e tecnologiche al fine di mantenere valida la legge.  Personalmente ritengo questo tipo approccio quasi magico. So bene di aver usato un termine forte e che mal si confà ad un argomento di natura scientifica e tecnologica. Tuttavia, da un certo punto di vista, anche superficiale, sembra quasi che un’intera industria sia rimasta talmente affascinata da quella linea di tendenza che Moore aveva disegnato nel 1965, da essersi in qualche modo autoconvinta che non esistesse nessun altro futuro di crescita possibile che quello. È l’accettazione di un destino -roseo- predeterminato e la caparbia ostinazione a mantenere la profezia verificata.

Il circolo virtuoso della Legge di Moore

Per la prima volta, nel 2010, la ITRS emesse un report che prevedeva un calo della crescita per la densità e numero di transistor nel 2013. La Legge di Moore veniva per la prima volta infranta con la previsione di un raddoppio ogni tre anni.
In realtà potrebbe essere che non sia così semplice dichiarare morta la Legge di Moore. Ambiti di ricerca attualmente in corso, come Spintronics, Nanowires e nanotubi di carbonio, Immersion Lithography, ecc.. ,  promettono di essere una nuova fonte della giovinezza per la speculazione più famosa dell’industria dell’informatica.

Ad ogni modo l’ITRS, anche per ragioni di semplice diversificazione, ha proposto un nuovo concetto chiamato, simpaticamente, More than Moore (MtM). Alla base di questo concetto c’è l’assunto di poter scalare il livello prestazionale dei prodotti includendo nei chip componenti che non scalano secondo la Legge di Moore. Stiamo parlando principalmente di soluzioni System on a Chip SoC e System in Package SiP.

L’analisi della ITRS comprende un arco temporale che si spinge fino al 2020 e comprende 2 trend principali: il More than Moore, che abbiamo già accennato, e More Moore, più propriamente vicino al core tradizionale dell’industria dei semiconduttori in quanto “..cervello di un sistema compatto intelligente.”.

Prossimamente discuteremo di come questi trend si configurano nelle prospettive future di un’industria così strettamente legata all’evoluzione di tutto il comparto informatico,con un impatto, grazie alle tecnologie mobili e wearable di ultima tendenza, enorme e rivoluzionario nei confronti della civiltà umana.

Fonti | WikipediaGordon’s Moore paper “Cramming More Components onto Integrated Circuits”ITRS “More-than-Moore” White Paper

Fonte immagine di copertina | Intel Corporation

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Gabriele Visconti Articolo scritto da

Editor in Chief per Engeene. Appassionato di Linux, FOSS, videogame e, da poco, di cucina. Parla quattro lingue ed ama leggere libri in lingua inglese.

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