El crecimiento del IoT significa que la Ley de Moore pronto podría dejar de existir

Los diseñadores informáticos llevan muchos años centrados en el tamaño y sólo en los últimos tiempos se han producido avances significativos. En los mundos industrial e integrado, la eficiencia es fundamental; un factor clave para lograrlo es utilizar la capacidad de su espacio al máximo. Más aún cuando se considera la integración en la nube, la actualización del hardware o la integración de un sistema completamente nuevo. La teoría de la Ley de Moore se ha mantenido rígida y cierta durante mucho tiempo. Sin embargo, pronto será redundante.

acuñada originalmente como una forma de explicar las continuas mejoras en el escalado de los transistores después de que el cofundador de Intel, Gordon Moore, observara que el número de transistores por pulgada cuadrada se había duplicado cada año desde su invención, eso fue en 1965. Desde entonces se ha redefinido y ampliado para incluir las tendencias a largo plazo en el rendimiento de los semiconductores y las nuevas características de los chips. El International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) ha publicado recientemente una amplia actualización sobre el futuro de las tecnologías de semiconductores y en ella se detalla que el escalado convencional de transistores 2D finalizará probablemente en 2021 para ser sustituido por nuevos y diferentes tipos de integración.

La Ley de Moore ha sido revisada en numerosas ocasiones, ya que sigue evolucionando con los tiempos. En los últimos tiempos, la atención se ha desviado de la interconexión 2D de los chips, que tienen grandes huellas de silicio, a la solución más costosa pero condensada del sistema en chip (SoC) que, gracias a su tamaño reducido y mayor rendimiento, ha permitido que los smartphones se conviertan en instrumentos tan envolventes (pero caros) con sus funciones inalámbricas, de pantalla táctil, cámaras y gran capacidad de almacenamiento, todo ello gracias a un SoC de alta velocidad que funciona a más de 1 GHz.

¿Qué es un SoC?

Un System-on-Chip es un circuito integrado que reúne todos los componentes de un ordenador u otro dispositivo electrónico en un solo chip. Este chip puede contener funciones digitales, analógicas, de señal mixta y, a menudo, de radiofrecuencia, todo en un único chip de bajo consumo.

Sin embargo, es probable que la próxima generación de chipsets comience su integración en algún momento entre 2021 y 2024 y utilice en su lugar el apilamiento 3D. Esto no sólo reduce la huella total y, por tanto, el tamaño del sistema, sino que también produce interconexiones más cortas para un procesamiento de mayor velocidad. En comparación con los formatos SoC, los SoC reducen su tamaño en un 15%, mejoran la potencia y la señal en un 30% y aumentan su coste en un 5%. sin embargo, el apilamiento en 3D lleva la progresión del SoC desde la interconexión 2D original a otro nivel. Cuando se conviertan en una posesión tangible, cabe esperar una reducción de tamaño del 35%, mejoras de potencia/señal del 40% y una asombrosa reducción de costes del 45%. El paso de las estructuras 2D a las 3D será una transición sencilla para algunos y mucho más compleja para otros. Uno de los principales retos es que, al apilar transistores de memoria sobre transistores lógicos, una o ambas capas podrían fundirse debido al calor atrapado entre ellas. Sin embargo, éste es uno de los escollos que los fabricantes superarán con el uso de materiales especializados como el silicio-germanio.

Un reciente informe del ITRS es bastante claro: para conseguir mejoras significativas en el rendimiento de las CPU, se necesitan nuevas arquitecturas informáticas, mejorar el rendimiento de la memoria en general o mejorar el multihilo son claves, no la velocidad de reloj. Esto, al igual que las viejas estructuras, deja atrás la Ley de Moore. El informe va más allá y afirma que para 2029 se esperan 25 procesadores de aplicaciones, 303 núcleos de GPU, con una frecuencia máxima de un solo componente de 4,7 GHz.

El mercado exige bajo consumo por encima de avances estrictos en el reloj, sobre todo con la limitada disponibilidad actual de materiales preciosos para velocidades de reloj más altas. Sin embargo, incluso cuando se integren los primeros chips 3D, estarán en el corazón de los desarrollos IoT, no en su portátil o PC. Este deseo constante de progresión ya está presente en las empresas y los desarrolladores, y además, fácilmente disponible, disponemos de una magnífica gama de ordenadores SoC de alto rendimiento, con huellas diminutas para maximizar su espacio, instalación y eficiencia.

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