Stefano De Carlo

La legge di Moore sopravviverà in 3D

Nuova roadmap dell'industria dei semiconduttori: entro 5 anni non ci saranno più miniaturizzazioni dei transistor. Meglio puntare sulle architetture multilayer tridimensionali

Roma - Dopo 50 anni di miniaturizzazione continua, tra 5 anni non sarà più economicamente vantaggioso continuare la miniaturizzazione dei transistor e soddisfare i criteri della Legge di Moore. È questa la previsione di International Technology Roadmap for Semiconductor (ITRS) nella sua edizione 2015.

Si tratta dell'ennesimo precoce epitaffio posto sulla cosiddetta Legge di Moore, la predizione formulata nel 1965 dal cofondatore di Intel Gordon Moore che la densità di transistor nei chip sarebbe raddoppiata costantemente ogni 18 mesi. Questa ulteriore pietra tombale va quindi presa con gli stessi piedi di piombo.

Traiettoria della miniaturizzazione dei transistor secondo ITRS 2015

Il rapporto identifica ed enfatizza un'unica possibile strategia alternativa per i quattro grandi produttori di semiconduttori rimasti (Intel, TSMC, Samsung e GlobalFoundries): l'aumento della densità grazie alle nuove geometrie e tecnologie di costruzione "3D", che prevedono la disposizione di transistor anche in verticale, in layer multipli e che già hanno trovato applicazione con successo nelle memorie.
Decidere il corso d'opera e se saranno queste le caratteristiche dei chip del futuro, secondo il coordinatore di ITRS Paolo Gargini, non starà però ai produttori di semiconduttori, ma alle aziende che li progettano (ARM) e acquistano (Apple, Qualcomm, Google), decidendo di non perseguire la produzione in-house. Se rispettare la legge di Moore non sarà prioritario rispetto ad altre caratteristiche, semplicemente questo pilastro storico dell'industria ICT smetterà di esistere così com'è.

Gargini, però, ritiene che la lettera della legge di Moore sopravviverà anche a questa riorganizzazione delle priorità. "Esiste un solo modo di definire veramente la legge di Moore: il numero dei transistor raddoppia ogni anno". Se ci fosse la volontà da parte delle aziende produttrici di continuare il processo di miniaturizzazione per singolo layer, Moore sarebbe salvo almeno fino al 2028, come previsto d'altronde fino all'edizione 2014 della roadmap. La radicale revisione effettuata nel report di quest'anno è funzionale alla popolarità acquisita nel frattempo dalle nuove architetture di produzione. "È più economico andare sul 3D, tutto qua" afferma Gargini, enfatizzando l'imminente perdita di importanza che avrà la densità nella futura reincarnazione della legge di Moore.

Ciò che invece è stato già perso da tempo è l'essenza di quanto suggerito da Gordon Moore: il collegamento tra transistor più piccoli e prestazioni più elevate sta svanendo. Ciò è dovuto al problema di dissipare il calore generato a più alte frequenze, un dilemma sempre più intrattabile ad ogni aumento della densità. L'obiettivo il consorzio ITRS è quello di individuare le necessità collettive dell'industria, in maniera tale da stabilire le priorità a beneficio dei reparti di ricerca e sviluppo dei produttori di semiconduttori. Il suo lavoro però volge al termine: il rapporto rilasciato quest'anno è stato quello conclusivo. Gli sponsor dell'iniziativa proseguiranno con iniziative separate o rebrandizzate, in particolare uno degli sponsor principali, la Semiconductor Industry Association che include IBM e Intel.

La soluzione non passerà da nuove tecniche produttive ma da un intero ripensamento delle architetture computazionali, approccio di cui si occuperà Reboot Computing di IEEE, una delle nuove iniziative che nascerà dalla disgregazione di ITRS, e sintetizzato nel paper di presentazione: "Dimensioni minori e numero maggiore di transistor rimarranno possibili in futuro, ma questi transistor non potranno operare a frequenze che causino una dissipazione superiore a 100W e la conseguente autodistruzione dei circuiti. Questo limite ha portato gli aumenti prestazionali nei chip a livelli essenzialmente trascurabili. È urgente il bisogno di ripensare il modo in cui facciamo computing".

Stefano De Carlo

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