È ancora valida la Legge di Moore? Presente e futuro secondo Intel

Nella giornata di ieri abbiamo riportato la notizia della morte di Gordon Moore, uno dei co-fondatori di Intel e pezzo grosso della Silicon Valley, scomparso all’età di 94 anni nella serata di venerdì.

Se Moore fosse conosciuto unicamente come co-fondatore di Intel sarebbe già considerato come una delle personalità più importanti nella storia dei PC; tuttavia, l’informatico era decisamente più noto per una sua previsione, in seguito chiamata “Legge di Moore“, che è rimasta vera per un lungo periodo nel corso dello sviluppo dei chip da parte di Intel e del settore PC più in generale. Oggi dove siamo rispetto alla “Legge di Moore“? Analizziamo lo scenario attuale e i risvolti in ottica futura legati a questa importantissima previsione.

Cosa dice la Legge di Moore

Nel 1965, tre anni prima di fondare Intel con l’allora collega in Fairchild Semiconductors Robert Noyce, Moore ha esposto la sua previsione iniziale all’interno di un articolo pubblicato sulla rivista Electronics:

La complessità per i costi minimi dei componenti è aumentata a un tasso di circa un fattore due all’anno… Certamente nel breve termine si può prevedere che questo tasso continui, se non che aumenti. A lungo termine, il tasso di aumento è un po’ più incerto, anche se non c’è motivo di ritenere che non rimarrà pressoché costante per almeno 10 anni. Ciò significa che entro il 1975 il numero di componenti per circuito integrato a un costo minimo sarà di 65.000. Credo che un circuito così grande possa essere costruito su un singolo wafer.

Nel 1975, Moore ha poi rivisto le sue previsioni iniziali tramite un discorso tenuto durante l’annuale conferenza IEEE International Electron Devices Meeting affermando che, fino al 1980, la quantità di transistor sui chip sarebbe raddoppiata ogni anno, ogni due dopo il 1980.

È proprio tenendo conto della correzione che si è arrivati alla Legge di Moore, una previsione che, in soldoni, ci racconta che “la complessità di un microcircuito, misurata ad esempio tramite il numero di transistor per chip, raddoppia ogni 18 mesi (e quadruplica quindi ogni 3 anni)”.

La Legge di Moore come missione per Intel

Questa previsione si è da subito rivelata, per Intel, come una spinta ad aggiungere sempre più transistor all’interno dei chip, man mano che passavano le generazioni dei chip stessi.

A partire dagli anni ’80 del secolo scorso, Moore notò che i personal computer, specialmente quelli basati sul design di IBM, sarebbero stati di aiuto per Intel nel cercare di innovare il segmento delle CPU: ciò ha dato il “la” all’installazione dei chip Intel su quasi tutti i PC del mondo, prima ancora che iniziasse la vera e propria ascesa del settore.

I chip del colosso statunitense hanno via via iniziato ad essere dotati di un numero sempre maggiore di transistor all’interno dei singoli chip e, di conseguenza, sono diventati via via più potenti ed economici.

Nel 1993 fu presentato la prima CPU della famiglia Pentium che poteva contare su 3,1 milioni di transistor, numero assai più importante rispetto ai 65000 transistor per chip del 1975. Per farci un’idea, gli attuali Intel Core di tredicesima generazione dovrebbero contenere circa 25,9 miliardi di transistor al loro interno.

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La Legge di Moore è morta?

Dando uno sguardo ad un editoriale pubblicato da Intel nel 2022, a firma della dottoressa Ann B. Kelleher, Vicepresidente esecutivo e Direttore generale dello sviluppo tecnologico del colosso statunitense, si può evincere quanto segue:

Per oltre 40 anni, gli ingegneri Intel hanno continuato a innovare per inserire sempre più transistor in chip sempre più piccoli e mantenere il ritmo della legge di Moore. Tra la metà e la fine degli anni 2010, come già diverse volte, l’industria ha predetto che “la legge di Moore è morta”. Per parafrasare un famoso detto, ritengo che le notizie sulla morte della Legge di Moore siano molto esagerate. L’innovazione non è morta e manterremo la legge di Moore come abbiamo sempre fatto, attraverso l’innovazione: innovazione nei processi, nel packaging e nell’architettura. Sarà una sfida come sempre e Intel è all’altezza della sfida.

Per gli ingegneri Intel, pertanto, la Legge di Moore è tutt’altro che morta; anzi, sarà loro compito cercare di tenerla in vita attraverso l’innovazione, qualcosa che è senza ombra di dubbio nelle corde del colosso statunitense.

Intel aggira i limiti fisici e si concentra sull’innovazione

Sempre la Dottoressa Kelleher ha tracciato la via su come Intel potrebbe spingersi oltre i limiti fisici e su dove innovare per mantenere in vita la Legge di Moore:

La prossima grande innovazione architettonica di Intel è RibbonFET, la nostra implementazione del transistor gate-all-around (GAA), in arrivo con Intel 20A. RibbonFET rappresenta la nostra prima nuova architettura di transistor dai tempi di FinFET. RibbonFET offre velocità di commutazione dei transistor più elevate con la stessa corrente di pilotaggio in un ingombro ridotto.

Continuando nella sua analisi, la Kelleher è certa del fatto che la Legge di Moore possa essere la base per la realizzazione di CPU più veloci e potenti per molto tempo:

La ricerca sui componenti di Intel si concentra su tre aree di ricerca chiave per fornire gli elementi costitutivi fondamentali per un’elaborazione più potente anche in futuro. Abbiamo una pipeline completa di ricerca in corso che ci dà la fiducia che manterremo la legge di Moore per il prossimo decennio o più. Le innovazioni future che alimentano la legge di Moore sono limitate solo dalla nostra immaginazione.

Legge di Moore e futuro

Nella precedente immagine viene proposto il numero di transistor per dispositivo secondo la Legge di Moore tenendo conto del passato, del presente e del futuro, un futuro nel quale Intel ha in mente un traguardo ben preciso: raggiungere il trilione di transistor per chip entro il 2030.

Se nei primi 40 anni dalla postulazione i guadagni sono venuti dalle innovazioni in termini di processo produttivo, nel futuro i guadagni arriveranno sia dalle innovazioni nel processo produttivo che nel “packaging“, grazie anche alle tecnologie di stacking 2D e 3D che offrono ai progettisti ancora più strumenti per aumentare il numero di transistor per dispositivo.

La Legge di Moore si fermerà solo e soltanto quando si fermerà l’innovazione, qualcosa che Intel non ha la minima intenzione di fermare.

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