Los chips abandonan la Ley de Moore

MADRID.- Del extraordinariamente complejo panorama de la electrónica, la combinación de ciencia y tecnología en la que se basan los ordenadores, Internet y los teléfonos móviles entre otras muchas cosas, muy pocos conceptos han pasado a la cultura popular. Quizás el más conocido es la llamada Ley de Moore, que ni siquiera es una ley física, sino una predicción hecha hace 50 años por el estadounidense Gordon Moore según la cual cada dos años se duplicaría, gracias a los avances tecnológicos, el número de transistores en un chip, el corazón de cualquier dispositivo electrónico. Este crecimiento exponencial daría lugar a dispositivos cada vez más potentes, más rápidos, más pequeños y con menor consumo, lo que se ha ido cumpliendo espectacularmente.

El mes que viene, la industria mundial de semiconductores reconocerá oficialmente que la ley de Moore ya no es su objetivo principal, a través de su informe periódico con la hoja de ruta para los próximos años, el International Roadmap for Devices and Systems (ITRS), que este año estrena también nuevo nombre para adaptarse a los tiempos.

“Donde hace 30 años cabía un transistor ahora hay un millón”, recuerda Mateo Valero, director del Centro Nacional de Supercomputació

Hay que recordar que en un chip de unos 6 centímetros cuadrados, que además funciona, se han conseguido acumular 10.000 millones de transistores, una cifra mareante. “Donde hace 30 años cabía un transistor ahora hay un millón”, recuerda Mateo Valero, director del Centro Nacional de Supercomputación, en Barcelona y el primer europeo que ha obtenido el prestigioso premio Seymour Cray. “Pero estamos acercándonos al final de esta era, nos quedan unas tres generaciones de chips con la ley de Moore, como mucho, hasta 2023 o así”.

Como recuerda la revista Nature en un informe reciente sobre el tema, la ley de Moore es en realidad un ejemplo único en cualquier sector industrial. La industria de semiconductores (primero la de EE UU solo y luego la mundial) se ha estado coordinando para fijarse como objetivo principal cumplirla a medio plazo a través de las hojas de ruta publicadas periódicamente.

Ha sido un largo periodo de paz duradera, dice Valero, porque la predicción sirvió para que las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) avanzaran con unas reglas del juego que estaban escritas. Todos compartían expectativas tecnológicas sobre las que desarrollar productos, aunque luego compitieran para llevarlos al mercado.

Los límites son físicos. Llega un momento en que la exitosa combinación de lógica binaria (todos son ceros y unos en los chips) y transistores de silicio de las últimas décadas no se puede miniaturizar más. Por un lado, acumular cada vez más transistores en un espacio más pequeño produce calor y, si no se limita la frecuencia a la que funcionan los chips, estos se queman. Desde hace más de 10 años, la frecuencia no se ha podido aumentar por esta razón y para conseguir procesadores más rápidos se ha recurrido a chips que tienen varios núcleos que procesan en paralelo, algo que presenta muchas dificultades de programación y no baja el coste. Por otro lado cada transistor se reducirá pronto, si se sigue aplicando la ley de Moore, al tamaño de unos pocos átomos y eso ya no será un transistor, debido a que los efectos cuánticos a esa escala son notables.

Cada transistor se reducirá pronto, si se sigue aplicando la ley de Moore, al tamaño de unos pocos átomos y eso ya no será un transistor, ya que los efectos cuánticos a esa escala son notables

“Todos estamos de acuerdo en que, a pesar de que el número de transistores ha seguido creciendo según la ley de Moore, la tecnología CMOS ha llegado a una etapa de graves limitaciones de potencia que han reducido su contribución a las prestaciones en computación. Es urgente conseguir una nueva forma de computar”, afirma Paolo Gargini, el veterano director del ITRS.

¿Y cuál es la solución para que la electrónica siga avanzando al mismo ritmo a que nos tiene acostumbrados y que ha permitido abordar tantos problemas antes sin solución? Hay dos salidas, señala Valero: mantener la lógica binaria pero con otra tecnología distinta de la del silicio (los nanotubos de carbono, el grafeno, los transistores fotónicos, en los que se mueven fotones en vez de electrones, e incluso el ADN son candidatos) o cambiar la lógica de computación, siendo la cuántica la que más interés suscita. Sin embargo, nada de eso está todavía maduro y no existen plazos para su llegada al mercado, aunque sí hay una gran actividad investigadora con un fuerte potencial.

Mientras tanto sí han llegado los dispositivos portátiles, el almacenamiento de información en la “nube” y la introducción de la electrónica en productos de uso cotidiano, como la ropa o el propio cuerpo, lo que se está llamando el Internet de las Cosas. Lo que pretenden los fabricantes es, lógicamente, seguir ganando dinero y para eso tienen que cambiar al ritmo que lo hace un mercado que demanda ahora, además, eficiencia energética (bajo consumo e incluso poder prescindir de las baterías), conectividad (banda ancha) y seguridad en las comunicaciones.

“Creo que se nos terminará el dinero antes de que se nos termine la física”, dice Daniel Reed, de la Universidad de Iowa, sobre la investigación para seguir miniaturizando componentes

Por otro lado, miniaturizar los componentes todavía más, mientras se pueda, supone altísimas inversiones que los fabricantes empiezan ya, a pesar de haberse concentrado en unas pocas empresas, a no poderse permitir. “Creo que se nos terminará el dinero antes de que se nos termine la física”, dice Daniel Reed, de la Universidad de Iowa (EE UU) en declaraciones a Nature.

Shekhar Borkar, director de investigación en Intel, lo ve de otra manera. Cree que la Ley de Moore está próxima a su fin en sentido literal porque el crecimiento exponencial en el número de transistores no puede continuar, pero que desde el punto de vista del consumidor la ley simplemente significa que el valor para el consumidor se duplica cada dos años y que eso seguirá sucediendo a través de la innovación.

2015 fue el segundo mejor año de la historia, después de 2014, para la industria de los semiconductores, controlada mayoritariamente por unas pocas empresas gigantes de Corea del Sur, Taiwan y Estados Unidos. Las ventas alcanzaron los 335.200 millones de dólares, de los que los circuitos lógicos se llevaron la mayor parte, con 90.800 millones. Los chips de memoria supusieron 77.200 millones y los circuitos integrados de alta densidad (incluidos los microprocesadores) 61.300 millones. Otros sectores que aumentaron sus ventas fueron la optoelectrónica, los sensores y actuadores y la memoria flash NAND.

Con el fin de la ley de Moore se terminará también la hoja de ruta común, señalan los expertos, y países como Estados Unidos, y también China (hasta ahora un gran comprador de chips), preparan planes de futuro propios con mucho dinero para un sector estratégico como es el de las TIC. Un panorama distinto al habitual que puede ser muy interesante y en el que las empresas se arriesgan mucho si no consiguen adaptarse al siguiente cambio, por ahora sin definir.