La Ley de Moore, la duradera guía de la industria de los chips, muestra su edad

The Wall Street Journal

Gordon Moore, uno de los cofundadores de Intel, en una foto de 1970, durante una conferencia sobre la “Ley de Moore”, que él describió por primera vez en 1965. Intel

Gordon Moore, pionero de Silicon Valley, urdió hace 50 años un audaz teorema. Predijo que más o menos cada año los ingenieros electrónicos serían capaces de meter el doble de transistores en pequeños cuadrados de silicio, produciendo así máquinas cada vez más pequeñas y poderosas.

Esta extrapolación, conocida como la Ley de Moore, ha sido uno de los preceptos más duraderos de la industria tecnológica, anticipando la revolucionaria aparición de las computadoras personales, los teléfonos móviles, los servidores web y los routers. Usualmente, cada generación de microprocesadores o chips trajo un mayor rendimiento a un costo menor.

Pero la Ley de Moore está tocando algunos dolorosos límites.

Hoy, el diseño y las pruebas de un chip de última tecnología cuesta US$132 millones, 9% más que el anterior chip de última tecnología, según estimaciones de International Business Strategies Inc., una firma de consultoría en Los Gatos, California. Hace una década, diseñar un microprocesador tan avanzado costaba sólo US$16 millones. Mientras tanto, y por primera vez, algunas empresas son incapaces de reducir el costo de cada transistor que producen.

Estos cambios han sido en parte provocados por la mayor cantidad de pasos que hoy son necesarios para convertir las pequeñas obleas de silicio en un chip de computadora. Los circuitos de los últimos chips tienen un ancho de 14 nanómetros (cada nanómetro equivale a mil millonésimas de metro), lo que permite a los fabricantes colocar en esa pequeña superficie cientos de millones de transistores más que los que podían meter en el pasado. Pero diseñar productos con más componentes lleva mucho tiempo y dinero.

Las empresas dicen que probablemente puedan seguir reduciendo el tamaño de los chips de silicio más o menos durante otros 10 años. Pero ese esfuerzo está trayendo rendimientos financieros decrecientes. Algunos diseñadores de chips ya están limitando el uso de la más moderna tecnología a productos de alta calidad, donde el rendimiento es más importante que el costo.

“Estamos siendo muy cuidadosos”, dijo Henry Samueli, co-fundador, presidente y director de tecnología de Broadcom Corp., con sede en Irvine, California, una compañía que fabrica chips utilizados aproximadamente en la mitad de las tabletas y teléfonos inteligentes del mundo. “El precio de estos chips está subiendo dramáticamente”, aseguró.

Mark Durcan, presidente ejecutivo de  Micron Technology Inc., añade: “Cada vez habrá porciones más pequeñas del mercado [dispuestas a] pagar por [esa] mejora”. Micron, con sede en Boise, Idaho, fabrica chips de memoria flash usados en teléfonos inteligentes, cámaras digitales y tabletas para almacenar fotos.

Cuando el 19 de abril de 1965 la revista Electronics publicó sus predicciones bajo el título: “Abarrotando más componentes en circuitos integrados”, Moore era director de los laboratorios de investigación y desarrollo de Fairchild Semiconductor, una unidad de Fairchild Camera and Instrument Corp. y una de las empresas pioneras de Silicon Valley. 

Moore extrapoló que el número de componentes empleados por un chip de silicio se duplicaría cada año, para crecer de los 60 que tenía en 1965 a unos 65.000, 10 años más tarde. En 1975, Moore ajustó la fórmula para predecir una duplicación cada dos años.

Fairchild vendió sus primeros transistores por US$150 cada uno, pero los precios de la empresa y sus rivales se redujeron año tras año, siguiendo la proyección de Moore.

Core i5, el microprocesador producido por el gigante de semiconductores Intel Corp., posee 1.300 millones de transistores que tienen un costo unitario de US$0,00000014, o un centavo por cada 70.000 transistores, según la empresa con sede en Santa Clara, California.

Moore, que hoy tiene 86 años, no usó las palabras “Ley de Moore” en su artículo, pero la frase se convirtió en un axioma en Silicon Valley y en sinónimo de cualquier tipo de progreso, tecnológico o no.

“Busqué en Google ‘Ley de Moore’ y ‘Ley de Murphy’, y Moore le gana a Murphy por lo menos dos a uno”, dijo Moore en una entrevista en Intel en enero pasado.

Moore cofundó Intel tres años después de su predicción de 1965, y en 1997 se retiró como presidente de la compañía. Ahora vive en Hawaii. No pudo ser localizado, e Intel dijo que no estaba disponible para hacer comentarios.

Al principio, la Ley de Moore fue usada como una vara de comparación entre los ingenieros de chips, pero poco a poco se convirtió en un imperativo competitivo, un impulso para la innovación sin descanso en las empresas.

Hasta mediados de la década de 2000, la Ley de Moore ayudó a los fabricantes de chips a impulsar un aspecto clave del rendimiento informático conocido como frecuencia de operación, o velocidad de reloj. Pero a medida que el mercado se movió hacia los dispositivos computarizados móviles, las velocidades de reloj muy altas comenzaron a generar demasiado calor y a consumir demasiada energía.

Esto llevó a Intel y a otros fabricantes de chips a un cambio estratégico, empleando trucos como modificar las formas de los transistores para que cambien más rápido y consuman menos energía.

No obstante, los costos de la industria siguen subiendo, con nuevas plantas de fabricación de chips que cuestan tanto como US$10.000 millones. El año pasado, las presiones de costos obligaron a International Business Machines Corp. a pagar US$1.500 millones a otra empresa para que se haga cargo de sus operaciones de semiconductores.

A las empresas que pueden permitirse el lujo de seguir usando la Ley de Moore les está resultando cada vez más difícil mantener el ritmo. Intel retrasó dos trimestres la presentación de su nueva tecnología de 14 nanómetros debido a complicaciones en la reducción de defectos de fabricación.

Intel dijo que confía en que el proceso se traducirá en un mayor ahorro por transistor que el obtenido por avances anteriores. “Fue un poco más difícil, pero al final estamos en un lugar mejor”, dijo Mark Bohr, investigador senior de Intel que ayuda a desarrollar procesos de producción.

Más transistores proporcionan mayores beneficios cuando las tareas se pueden dividir y ser seguidas por varios núcleos de procesadores a la vez. Los chips de Nvidia Corp., por ejemplo, permiten obtener imágenes ultrarrealistas en las pantallas de la computadora pintando simultáneamente colores en miles de píxeles.

Dado que los transistores más pequeños no son capaces por sí solos de aumentar suficientemente la velocidad de las computadoras, algunos grandes usuarios están probando otros nuevos diseños de chips.

“La Ley de Moore no está teniendo el mismo efecto en las tasas de ganancias que vemos ahora”, dijo Gordon MacKean, director senior del equipo de plataformas de hardware de Google Inc.

Algunos fabricantes de chips de almacenamiento de datos están tomando medidas más drásticas. Ante la preocupación de que los circuitos más pequeños no almacenen los datos de manera confiable, los productores de NAND — chips de memoria flash utilizados en teléfonos inteligentes y en un número cada vez mayor de computadoras— han decidido dejar de achicar transistores. 

En lugar de apilar circuitos en un cuadrado de silicio, planean hacerlo en tres dimensiones, con 32 o 48 capas por chip, para aumentar la capacidad de sus dispositivos.

Micron e Intel esperan producir los llamados chips NAND 3-D, que inicialmente almacenarán hasta 384 gigabits de datos, tres veces más que los chips de memoria convencionales.

A fines de este año, Intel espera entregar un chip para aplicaciones especializadas con 8.000 millones de transistores, 133 millones de veces más que los que llevaba un chip cuando Moore hizo su proyección.