La ley de Moore se resiste a morir: así es como ha conseguido no solo seguir viva, sino continuar en plena forma

La vigencia de la ley de Moore a medio plazo ha sido puesta en entredicho en muchas ocasiones, especialmente durante la última década. La dificultad que conlleva refinar de forma constante los procesos fotolitográficos que condicionan la cantidad de transistores que es posible implementar en un circuito integrado ha provocado que esta predicción haya estado a punto de dejar de cumplirse en varias ocasiones. Y, sin embargo, no lo ha hecho.

Los desafíos a los que se enfrentan los fabricantes de semiconductores de alta integración, como TSMC, Intel, Samsung o GlobalFoundries, para continuar miniaturizando los transistores e incrementando de una forma prácticamente continua la cantidad incorporada en sus circuitos integrados son enormes. No obstante, estas empresas no son las únicas que tienen un rol crucial en esta industria.

Todas ellas dependen en cierta medida de ASML, una compañía de Países Bajos participada por Philips que diseña y fabrica los equipos fotolitográficos utilizados por la mayor parte de los fabricantes de semiconductores de alta integración. Incrementar el número de transistores de un circuito integrado es muy importante debido a que permite introducir en su microarquitectura las mejoras necesarias para hacerlo más potente. Y también más eficiente.

Durante muchas décadas un recurso esencial utilizado por los fabricantes de microprocesadores para incrementar el rendimiento de sus chips consistía en aumentar sin descanso su frecuencia de reloj. Este parámetro ha ido siempre de la mano de la mejora de la microarquitectura, pero, ante la dificultad para seguir incrementando la frecuencia, ha acabado cediendo buena parte de su protagonismo a la microarquitectura. Y, como acabamos de ver, para que esta última se desarrolle es fundamental continuar refinando la tecnología de integración.

Esto es lo que predice la ley de Moore

Gordon Moore ha renegado públicamente en varias ocasiones de que a la observación que hizo en 1965 se le haya atribuido el estatus de ley. En realidad es una predicción fruto de la observación empírica, y no una ley amparada en un estudio científico minucioso. Aun así, durante muchas décadas su observación se ha erigido como la regla de oro utilizada por la industria de la microelectrónica para prever el ritmo con el que va a desarrollarse a medio y corto plazo.

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Lo que Moore percibió hace algo más de cinco décadas y media fue que el número de transistores de los circuitos integrados se duplicaría cada año, y, a la par, su coste relativo se reduciría drásticamente. Diez años más tarde enmendó su observación al incrementar el plazo de tiempo necesario para que se lleve a cabo ese desarrollo de la tecnología de integración, colocándolo en 24 meses, y no en un año. Y desde entonces su pronóstico se ha cumplido con una precisión más que razonable, como podemos ver en la siguiente gráfica.

La innovación ha tirado de la ley de Moore, y parece que seguirá haciéndolo

La innovación tiene una importancia capital en la industria de la tecnología en general, y en la producción de los semiconductores en particular. Sin ella la ley de Moore habría dejado de cumplirse hace décadas. Si nos ceñimos únicamente a los últimos veinte años comprobaremos que sin las innovaciones que han introducido los fabricantes de semiconductores en sus procesos fotolitográficos los microprocesadores que tenemos actualmente no serían posibles. Y, por supuesto, otros chips de alta integración, como los procesadores gráficos, tampoco habrían alcanzado el grado de sofisticación que tienen actualmente.

A principios de la década pasada Intel puso a punto los primeros transistores con estructura tridimensional (conocidos como Tri-Gate), gracias a los que fue posible incrementar de una forma notable tanto el rendimiento como la eficiencia de los microprocesadores. Otra estrategia utilizada por los fabricantes de semiconductores consiste en utilizar materiales más avanzados, que, entre otras ventajas, pueden ayudar a combatir la electromigración.

Y, por supuesto, los procesos fotolitográficos en sí mismos también se han desarrollado mucho durante las últimas décadas, haciendo posible la fabricación a gran escala de chips que se benefician de una capacidad de integración asombrosa. De hecho, actualmente podemos encontrar circuitos integrados producidos con fotolitografía de 5 nm en muchos de los dispositivos que podemos adquirir en las tiendas.

Durante los últimos años hemos sido testigos de la llegada de muchas otras innovaciones que han contribuido decisivamente a colocarnos en la posición en la que estamos ahora, como la utilización del silicio tensionado o la litografía ultravioleta extrema (EUV). Por esta razón, podemos mirar hacia delante con un optimismo razonable. De hecho, TSMC anunció a finales del pasado mes de abril que en 2022 iniciará la producción a gran escala de semiconductores con tecnología de integración de 3 nm, y tanto esta compañía como IBM han desvelado que están preparadas para comenzar la fabricación de chips de 2 nm a corto plazo. No cabe duda de que no está pero que nada mal.

Imágenes | Intel