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en abril de 1965, la revista "electronics" publicó un artículo del cofundador de intel, gordon moore, que señalaba: el número de transistores que pueden acomodarse en un circuito integrado se duplicará aproximadamente cada dos años.

desde entonces, el artículo y sus predicciones se han vuelto legendarios y, como la mayoría de las leyendas, ha pasado por muchos cambios en sus relatos y recuentos. los medios aprovecharon el argumento del artículo de que la tecnología de semiconductores marcaría el comienzo de una nueva era de integración electrónica y lo destilaron en un lema que ha adoptado muchas formas a lo largo de los años. sin embargo, no importa la forma que adopte, siempre recibe el mismo nombre: ley de moore.

¿quién es el guardián más leal de la ley de moore? hace diez años, la respuesta a esta pregunta era casi única. aparte de intel, cofundada por gordon moore, ¿quién más podría asumir esta responsabilidad?

desde su fundación en 1968, intel ha sido inseparable de la palabra "shrink". durante las primeras cuatro décadas, eso fue un gran elogio.aproximadamente cada dos años, el pionero estadounidense en chips introduce nuevos transistores que tienen la mitad del tamaño de sus predecesores, lo que permite empaquetar más chips en casi la misma oblea de silicio y venderlos de manera rentable a casi el mismo precio. esto le dio a intel una posición dominante en el mercado de chips de memoria, y cuando la "memoria" se convirtió en una mercancía en la década de 1980, dominó el mercado de microprocesadores que impulsaron la revolución de las pc.

pero hoy, diez años después, la respuesta ya no es única. cada vez hay menos creyentes en la ley de moore e intel ya no es pionera en la industria de los chips. después de dos informes financieros trimestrales desastrosos consecutivos, el valor de mercado de intel ha caído. enero a más de 210 mil millones de dólares se ha reducido a 84 mil millones de dólares, incluso menos que el valor de sus fábricas y equipos. se puede decir que nunca ha habido un momento tan difícil en las décadas de historia de esta empresa.

aquí surge una nueva pregunta: ¿quién puede realmente heredar la ley de moore?

nvidia

nvidia parece haber estado siempre en desacuerdo con la ley de moore propuesta por el fundador de intel.

ya en 2010, bill dally, científico jefe y vicepresidente senior de investigación de nvidia, enfatizó la muerte de la ley de moore en una columna en forbes. dijo que la computación paralela es el futuro de la industria de los semiconductores.

él cree que la reducción de la cpu predicha por la ley de moore ya no existe y el rendimiento de la cpu ya no se duplica cada 18 meses. esto plantea una seria amenaza para muchas industrias que dependen del crecimiento histórico del rendimiento informático:

las agencias públicas necesitan más potencia informática para predecir fenómenos meteorológicos peligrosos y analizar el cambio climático a largo plazo. las empresas de energía necesitan evaluar grandes cantidades de datos sísmicos y geológicos para encontrar nuevas formas de extraer petróleo y gas de forma segura de las reservas farmacéuticas existentes. se necesita diseñar moléculas de fármacos que se unan a receptores celulares específicos; los oncólogos clínicos necesitan imágenes médicas mejores y más rápidas para diagnosticar el cáncer e identificar tratamientos; los cirujanos cardíacos quieren evaluar visualmente el tejido dañado en tiempo real para asegurarse de que su cirugía funcione;

dijo que la industria necesita urgentemente la aparición de computadoras paralelas. una de sus ventajas básicas es que puede convertir efectivamente más transistores en un mayor rendimiento. en comparación con esta situación, duplicar el número de procesadores puede hacer que muchos programas se ejecuten. duplicar el número de transistores en una cpu en serie sólo puede producir una mejora de rendimiento muy limitada, pero el consumo de energía es muy alto.

es más, las computadoras paralelas, como las unidades de procesamiento de gráficos o gpu, permiten un escalamiento continuo del rendimiento informático en los entornos actuales con limitaciones energéticas. cada tres años, nvidia puede cuadruplicar el número de transistores (y núcleos). al reducir ligeramente la velocidad a la que se ejecuta cada núcleo, aumentando así la eficiencia, nvidia puede triplicar el rendimiento con la misma potencia total.

en pocas palabras, la cpu representada por intel ya no es el futuro de la informática, y la gpu representada por nvidia es el futuro real. en ese momento, era un punto de vista muy radical e interesante.

muchos años después, en la conferencia de tecnología gpu (gtc) de 2018 en san josé, california, el director ejecutivo de nvidia, jensen huang, una vez más negó la ley de moore a su manera cuando pronunció un discurso. enfatizó repetidamente que debido al avance extremo de la tecnología, gpu sigue su propia ley.

"ahora hay una nueva ley", dijo, "una ley de superaceleración". esta ley fue posteriormente denominada "ley de huang".

¿a qué velocidad avanza la tecnología gpu?durante el discurso de apertura de huang, señaló que las gpu de nvidia son 25 veces más rápidas hoy que hace cinco años. si seguimos la ley de moore, su velocidad sólo aumentará 10 veces.

luego utilizó otro punto de referencia para ilustrar la mejora en el rendimiento de la gpu: el tiempo para entrenar a alexnet. alexnet es una red neuronal entrenada con 15 millones de imágenes. dijo que hace cinco años, este proceso de capacitación tomaba seis días usando dos tarjetas gráficas nvidia gtx 580, pero usando el último hardware de la compañía, dgx-2, ahora solo toma 18 minutos, 500 veces más rápido.

huang renxun señaló claramente que la razón por la que las gpu necesitan una ley propia es que se benefician de avances simultáneos en muchos aspectos: arquitectura, interconexión, tecnología de almacenamiento, algoritmos, etc. “la innovación no está sólo en el chip”, dijo, “sino en toda la pila tecnológica.

desde 2018, huang ha reiterado su opinión de que la ley de moore ha llegado a su fin, refiriéndose a menudo al concepto como "muerto", y le dijo a wired a principios de este año: "tenemos que abandonarla. la ley de moore para que podamos pensar en nuevas formas de escalar". .”

esto es lo interesante: la ley de huang, que elogió mucho, no era tan hermosa como se describió. incluso era un concepto relativamente abstracto que el vicepresidente senior de investigación y científico jefe de nvidia, bill dally, no propuso una ley. posteriormente declaró que desde noviembre de 2012 hasta mayo de 2020, el rendimiento de los chips nvidia en el importante campo de la informática de ia aumentó 317 veces, con un aumento promedio de más del doble cada año.open ai dijo que, según las pruebas clásicas de reconocimiento de imágenes de inteligencia artificial, el rendimiento se duplicará aproximadamente cada año y medio.

con todo, en la publicidad de nvidia, la ley de huang es más rápida que la ley de moore, que se duplicó en dos años. incluso cuando discutió recientemente el desarrollo futuro de los centros de datos, huang renxun reiteró la opinión de que la ley de moore ha terminado. él cree que en los próximos 10 años los centros de datos modernos acelerarán el desarrollo y serán más densos y energéticamente eficientes. la tasa tradicional de duplicación de cada cinco años ha terminado, y la tasa de duplicación esperada de cada 10 años se ha vuelto cada vez más difícil.

de hecho, la ley de moore se ha desacelerado, pero sigue siendo un gran signo de interrogación si la ley de huang puede reemplazarla.

de hecho, la mayoría de las mejoras de rendimiento de nvidia están estrechamente relacionadas con la conversión de nodos.nvidia ha mejorado significativamente el rendimiento dos veces recientemente sin transiciones de nodos: la primera de kepler a maxwell y la segunda de volta a turing.si bien nvidia es buena para obtener rendimiento adicional del mismo nodo, también puede ver cuán importantes son los nuevos nodos de proceso para el rendimiento general de nvidia.

de hecho, la llamada ley de huang está determinada en gran medida por la ley de moore. sin mejoras en la densidad de los transistores, no habrá un rendimiento de gpu más potente. si la ley de moore está en problemas, ya sea en términos de escalamiento de transistores o en términos de mejoras de rendimiento mal definidas, también lo estará la ley de huang, y el ritmo de las mejoras en el rendimiento de la ia se desacelerará a medida que disminuyan los beneficios de la conmutación de nodos, y esta es la razón por la que huang renxun y nvidia ellos mismos rara vez han mencionado sus propias leyes en los últimos dos años.

además, la ley de moore no sólo representa la mejora continua de la densidad de los transistores, sino que su mayor significado es la obtención de chips más potentes a un precio menor.en pocas palabras, si se producen circuitos integrados con las mismas especificaciones en obleas de la misma área, con el avance de la tecnología de procesos, la producción de circuitos integrados puede duplicarse cada año y medio. convertido en costo, es decir, cada año y medio. años, la mitad del costo se puede reducir en un 50% y el costo anual promedio se puede reducir en más del 30%, que es una de las claves para la prosperidad continua del mercado de la electrónica de consumo.

entonces, ¿qué pasa con la ley de huang de nvidia? la organización de investigación sin fines de lucro epoch descubrió que el precio/rendimiento de la gpu (medido en flops/$) se duplicó cada 2,5 años entre 2006 y 2021, mucho más lento de lo que predijo anteriormente la ley de huang.

utilizando un conjunto de datos de 470 modelos de unidades de procesamiento de gráficos (gpu) lanzados entre 2006 y 2021, epoch descubrió que las operaciones de punto flotante por dólar por segundo (en lo sucesivo, flop/s por dólar) se duplicaron cada aproximadamente 2,5 años. se ha descubierto que las mejoras son más lentas (flop/s por dólar que se duplican cada 2,95 años) para las gpu de primer nivel en cualquier momento, mientras que las mejoras son más rápidas (flop/s por dólar cada 2,07 años).

desde esta perspectiva,la ley de huang puede ser una buena noticia para la industria de la ia, pero es muy diferente de la ley de moore, que ha beneficiado a toda la industria de los semiconductores. nvidia no es la empresa que heredó la ley de moore.

tsmc

casualmente, tsmc, que fabrica chips para nvidia, ha mostrado un gran interés en continuar con la ley de moore.

ya en 1998, el presidente de tsmc, zhang zhongmou, dijo una vez que la ley de moore ha sido muy eficaz en los últimos 30 años y debería seguir siendo aplicable en los próximos 10 a 15 años. dijo que la característica de la industria de los semiconductores es que "hay". "no hay salida después de tantas montañas y ríos", pero una verdad, pero es "otro pueblo con flores oscuras y flores brillantes".

en la conferencia hot chips de 2019, el vicepresidente de investigación de tsmc, philip wong, enfatizó en su discurso que la ley de moore no solo sigue siendo válida, sino que, siempre que se utilicen los medios técnicos correctos, seguirá siendo válida en los próximos treinta años.

"no está muerto", dijo a los asistentes, "no está desacelerando, ni siquiera está enfermo".

según wong, el único factor importante para mantener la ley de moore es el aumento de la densidad. aunque reconoció que las velocidades de reloj se estabilizarán con la desaparición de la ley de escala de dennard, la densidad de los transistores conducirá a un mejor rendimiento y eficiencia energética.

según wong, mientras la empresa pueda seguir entregando más transistores en espacios más pequeños y mejorar la eficiencia energética, eso es todo lo que importa. a corto plazo, es probable que esto se logre de la manera tradicional, mejorando la tecnología de proceso cmos para fabricar transistores con longitudes de puerta más pequeñas.

y a largo plazo, la desaceleración del escalado 2d no significa el fin de la densidad. señaló que incluso después del fin de la ley de escala de dennard, ha habido muchas innovaciones en la fabricación de semiconductores que han mantenido la densidad en una tendencia ascendente, en particular, el uso de tecnologías de silicio tensado y de puertas metálicas de alta k, seguidas por la introducción de estructuras 3d con finfet.

wong también enfatizó la importancia del embalaje para la continuación de la ley de moore. a corto plazo, se puede confiar en el embalaje 2,5d (de hecho, ya se está utilizando a gran escala), pero a largo plazo, en el verdadero embalaje 3d. la tecnología conducirá a mejoras continuas en la densidad de los chips.

en philip wong, tsmc ha enfatizado su afirmación más de una vez: la ley de moore es un símbolo. como fundición, no tiene que seguir completamente esta ley, pero tsmc ha estado siguiendo la dirección indicada por esta ley.

en una entrevista con ian cutress de techtechpotato en julio de 2024, el dr. kevin zhang, jefe de tecnología de procesos de tsmc, dijo que mientras el progreso general se desarrolle sin problemas, no le importa la ley de moore.

"bueno, mi respuesta es simple: no me importa", dijo kevin zhang. "mientras podamos seguir impulsando la expansión de la tecnología, no me importa si la ley de moore todavía existe".

"(los observadores) han definido la ley de moore basándose estrictamente en el escalamiento bidimensional, pero ese ya no es el caso", dijo. "al observar el revuelo de innovación en nuestra industria, en realidad seguimos encontrando diferentes formas de traer más características y capacidades. están integrados en factores de forma más pequeños. continuamos logrando un mayor rendimiento y una mayor eficiencia energética, por lo que desde esa perspectiva, creo que la ley de moore o la ampliación de la tecnología continuarán".

cuando se le preguntó sobre el éxito de tsmc con las mejoras incrementales de los nodos de proceso, aclaró que su progreso está lejos de ser trivial. tsmc enfatizó que la transición de la fundición de nodos de proceso de nivel de 5 nm a 3 nm ha resultado en mejoras de ppa de más del 30% por generación, y continuará realizando mejoras más pequeñas pero continuas entre los nodos principales en el futuro para permitir que los clientes se beneficien de cada nuevo generación de tecnología.

tsmc y nvidia tienen dos actitudes completamente diferentes hacia la ley de moore. el primero hace todo lo posible para continuarla, mientras que el segundo la niega constantemente.entonces, ¿quién es el indicado? primero echemos un vistazo a lo que dijo el inventor original de la ley de moore.

intel

a diferencia de tsmc, que está en alza, intel ha estado en declive en los últimos dos años, pero parece que nunca ha renunciado a intentar continuar con la ley de moore.

desde que asumió el cargo de ceo en 2021, el ceo de intel, gelsinger, ha enfatizado que la ley de moore "todavía está saludable". incluso dijo que intel puede superar la velocidad de la ley de moore al menos hasta 2031 y promover la "super ley de moore", es decir, utilizando. foveros espera a que la tecnología de empaquetado de chips 2,5d y 3d aumente el número de transistores.

en diciembre de 2023, durante un discurso en el mit, se le preguntó a kissinger sobre el posible fin de la ley de moore. él dijo: "ya no estamos en la edad de oro de la ley de moore. ahora es mucho más difícil, por lo que probablemente se esté duplicando cada vez". ya son tres años, por lo que definitivamente estamos viendo una desaceleración".

kissinger también enfatizó que, aunque la ley de moore parece estar desacelerando, intel aún podrá fabricar chips con 1 billón de transistores para 2030. hoy en día, el chip más grande en un solo paquete tiene alrededor de 100 mil millones de transistores.el ceo dijo que esto fue posible gracias a cuatro factores: nuevos transistores ribbonfet, suministro de energía powervia, nodos de proceso de próxima generación y apilamiento de chips 3d. concluyó su respuesta diciendo: "para todos los críticos que afirman que estamos muertos... hasta que se agote la tabla periódica, aún no habremos terminado".

en computex taipei de este año, el discurso de apertura de intel comenzó con gordon moore, cofundador de artificial intelligence resurrection, repitiendo una de sus citas más famosas: "todo lo que se ha hecho puede ser superado". este es el grito de batalla de intel en su búsqueda del microchip. supremacía, y también es uno de los símbolos de la ley de moore.

durante su discurso, gelsinger recordó la introducción en 1981 del intel 80286, un microprocesador de 16 bits que contenía 100.000 transistores, y enfatizó que los chips modernos buscan albergar mil millones de transistores, cifra que se espera que alcance los mil millones en 2020 y que alcance el billón. .

"al contrario de lo que jen-hsun huang quiere hacer creer, la ley de moore sigue siendo válida", dijo gelsinger, enfatizando que, como proveedor líder de chips para pc, intel desempeñará un papel importante en la popularización de la ia.

si tsmc simplemente está haciendo todo lo posible para implementar la ley de moore, intel parece estar poniendo su propia fortuna y vida en ello.

aunque el desempeño de intel en los últimos dos trimestres ha sido muy pobre, e incluso algunos chips han sido entregados a tsmc para su fundición, todavía no ha abandonado su visión original y una vez más enfatizó el nodo 18a que ha aparecido innumerables veces en la tecnología. hoja de ruta.

repasemos los detalles técnicos, 18a es el proceso de producción que ocupa el quinto lugar en la hoja de ruta de intel para acelerar su regreso al liderazgo tecnológico. intel 7 ya apareció en las cpu alder lake y raptor lake, mientras que intel 4 llegó a fines del año pasado con la llegada de los chips meteor lake. originalmente se planeó lanzar el 20a abandonado con la serie de cpu arrow lake, mientras que el nodo 18a. previsto para 2025 lanzado oficialmente.

se entiende que el primer lote de productos que utilizarán la tecnología de proceso 18a serán procesadores de pc cliente con nombre en código panther lake y procesadores de centro de datos clearwater forest. además, la cpu de intel con nombre en código diamond rapids también utilizará este nodo. entre los clientes externos, microsoft confirmó sus planes de usarlo para procesadores, el departamento de defensa de ee. uu. también lo usará en sus chips e intel espera tener ocho cintas 18a para mediados de 2025, incluidos productos internos y externos.

"apuesto toda la empresa a 18a". gelsinger dijo que todo depende del proceso 18a de intel, que es la mayor apuesta de la empresa hasta ahora, porque también ejerce una enorme presión sobre las finanzas de intel.

de hecho, ya hemos visto el precio que intel pagó por el nodo 18a: malos informes financieros trimestrales, caída de los precios de las acciones, por no hablar de nvidia, incluso colgate, una empresa que produce pasta de dientes en estados unidos, tiene un valor de mercado más alto que intel. .

a los ojos de muchas personas, intel es ahora un boxeador con la nariz y los ojos magullados, y 18a es el último golpe que lanza.

pero afortunadamente, los guardianes originales de la ley de moore todavía quieren continuarla en lugar de negarla.

escribe al final

¿quién es el verdadero sucesor de la ley de moore? no hay posibilidad de ver la respuesta a esta pregunta a corto plazo. tampoco tenemos forma de dar una respuesta inmediata sobre quién es la parte adecuada entre nvidia, tsmc e intel.

pero lo que es seguro es que sólo la fe más fuerte puede reírse por última vez. así como intel abandonó decididamente la memoria y se dedicó a la industria de los microprocesadores, lo único en lo que la industria de los semiconductores puede creer es en la tecnología verdaderamente avanzada.