Está difícil acompanhar a Lei de Moore

Está difícil acompanhar a Lei de Moore

Fonte: Samsung
Em: Sexta-feira, 19 de Abril de 2019
Imagem: Reprodução | Internet

Novos desafios de engenharia estão tornando difícil para os fabricantes de chips acompanhar a Lei de Moore, a previsão de que a densidade de transistores em processadores dobrará a cada dois anos. Mas a Samsung Electronics Co. Ltd. continua avançando nesse sentido, e anuncia a criação do chip de celular de 5 nanômetros, o que deve revolucionar o mundo mobile (mais uma vez).

A Samsung não se contenta em apenas ser uma fabricante de produtos eletrônicos de consumo, como smartphones, televisores, máquinas eletrodomésticas e computadores, mas também está entre as maiores fabricantes de semicondutores do mundo. Segundo o anúncio no site oficial da companhia, ocorrido na noite da última segunda-feira, a empresa conseguiu reduzir o tamanho de seus transistores para cinco nanômetros. Isso é menor do que os sete nanômetros do processador que alimenta o Galaxy S10.

DO QUE UM CHIP DE 5 NANÔMETROS DA SANSUNG É CAPAZ?

Reduzir o tamanho dos transistores significa que mais deles sejam colocados em um chip, o que aumenta o desempenho. E transistores menores também exigem menos energia para funcionar, o que gera uma economia na bateria do smartphone. No caso dos chips de cinco nanômetros da Samsung, o desempenho aumenta em 10%, quando comparado a velocidade de processamento atual, e 20% a menos de consumo de energia do que seus antecessores de sete nanômetros, dependendo da configuração.

A Samsung está produzindo ambas as gerações de chips usando um método de fabricação, emergente chamado litografia ultravioleta extrema. Como o nome sugere, a técnica envolve o uso de raios de luz ultravioleta extrema para gravar padrões de circuito nas folhas de silício, das quais os processadores são feitos. Esses feixes têm um comprimento de onda consideravelmente menor do que a luz normalmente usada na produção de chips, o que permite que as máquinas de fabricação criem transistores menores.

A Samsung espera iniciar a produção em massa de chips de cinco nanômetros no segundo semestre de 2020. O desenvolvimento ocorre menos de duas semanas depois que a TSMC Co. Ltd., outra grande fabricante de semicondutores, anunciou que começou também a fabricar processadores de cinco nanômetros. A Intel Corp., por sua vez, não deve usar litografia ultravioleta extrema até 2021.

O QUE É A LEI DE MOORE

"E se o princípio que impulsionou o avanço da computação nas últimas cinco décadas tiver se esgotado?"

Jensen Huang, executivo-chefe da fabricante de chips Nvidia, fez uma declaração de impacto na Consumer Electronics Show - CES deste ano, a maior feira de tecnologia do mundo, que aconteceu em janeiro em Las Vegas (EUA):

"A Lei de Moore não é mais possível"

O empresário taiwanês se referia a uma previsão feita lá em 1965 por Gordon Moore, cofundador da Intel. Segundo ele profetizou, a densidade de transistores nos chips usados por computadores (e hoje smartphones) dobra a cada 18 meses (ou 1,5 ano). Isso significa que os transistores (uma espécie de minúsculos interruptores) diminuíam de tamanho e duplicavam em quantidade nos chips, aumentando a capacidade de processamento dos dispositivos e promovendo o avanço de sistemas tecnológicos. A projeção dele se mostrou real e padronizou os avanços exponenciais das tecnologias de computação.

"Você vê a evolução maluca que tivemos nos últimos anos. Dez anos atrás nós tínhamos um computador 100 vezes menos capaz que o celular mais moderno de hoje", comparou Lucas Wanner, professor do Instituto de Computação da Unicamp.

"Foi uma forma de alinhar tudo que foi sendo desenvolvido ao longo do tempo nas arquiteturas de PCs e celulares ao longo de todos esses anos", afirma Everson Denis, coordenador do curso de engenharia da computação do Instituto Mauá de Tecnologia.

Pois este avanço frenético não acontece mais, ao menos da forma como era no passado.

Desde os anos 1970, o silício foi adotado como o material para a produção dos circuitos integrados que formam os chips. Ele deu conta do progresso, mas está perto do seu limite. Huang ressaltou que o avanço dos processadores já foi de 10 vezes a cada cinco anos e 100 vezes a cada 10 anos, mas caiu para pequenos porcentuais anuais.

Segundo Rodolfo Azevedo, professor do Instituto de Computação da Unicamp, essa desaceleração começou na década passada. "Você fazia o transistor pela metade do tamanho e fazia ele rodar o dobro da frequência pela mesma energia. Essa coisa mágica numérica morreu perto de 2000. Em 2004, você fazia transistores menores, mas eles não se comportavam mais dessa maneira", lembrou.

"Estamos observando a Lei de Moore ficando lenta. Quando no passado esperávamos o dobro do processamento a mais, agora esperamos alguns por cento. Vem acontecendo há uns anos", diz Wanner:

O motivo é que as coisas estão pequenas demais

Por pequeno, o professor da Unicamp se refere a uma contagem de átomos. A indústria de chips passou a trabalhar na escala de nanômetros, o milionésimo dos milímetros, e ficou difícil progredir trabalhando com os mesmos parâmetros do passado.

Quando se chega a chega a dois, três átomos, nós temos um curto-circuito. Não tem como ligar ou desligar. Não sabemos fazer transistor em átomo, e subatômico é uma coisa que não existe ainda

Everson lembra que grandes empresas, como a Nvidia, têm apontado dificuldades para avançar, em parte por causa dos materiais usados na fabricação. "Hoje é relativamente caro e tecnicamente mais difícil dobrar esses dispositivos", conta.

COMO ISSO NOS AFETA

Pense na quantidade de vezes que você trocou de celular nos últimos 20 anos. Neste meio tempo, houve o salto dos celulares comuns para os smartphones, que, por sua vez, ficaram cada vez mais poderosos mesmo cabendo na palma da mão. Os avanços tecnológicos também fizeram os preços dos aparelhos mais poderosos baixar. Os R$ 800 gastos com um celular de 2012 comprariam um aparelho muito mais avançado em 2016.

Mas, se a indústria começar a estagnar, os ganhos serão menores de uma versão para outra.

Evolução mais lenta significa que vamos ter que nos contentar com menos coisas com o nosso dinheiro

Uma forma que as fabricantes de smartphones e chips tentam contornar essa limitação é colocando mais núcleos de processadores em seus aparelhos. Estes podem operar simultaneamente, mas acabam consumindo mais energia - por isso que você precisa carregar o celular uma (ou mais!) vezes por dia.

"O limite térmico é o grande problema. Você não pode fazer seu processador rodar por muito tempo em uma frequência muito alta, e o celular não pode rodar todos seus núcleos ao mesmo tempo. Se você esquenta, gasta muita energia, bateria", afirma Rodolfo Azevedo.

Os transistores vêm dobrando. Em 10 gerações, você fez mil vezes mais. Mas a bateria não sobe nesse nível

PARA ONDE VAI O PROGRESSO?

A Lei de Moore pode ter chegado ao fim - ou perto dele. Mas isso não significa que computadores e celulares não possam ficar mais poderosos.

Pesquisadores e empresas precisam encontrar novas maneiras de produzir processadores ou de pensar em computadores, de forma que os avanços possam ser retomados. Um caminho é achar um substituto ao silício.

"Se fala de substituir por grafeno de carbono, nanofolhas, 'sanduíches de silício'", comenta Everson.

"O que está acabando, em termos de Lei de Moore, é a evolução dos chips de silício como a gente conhece", conclui Wanner.

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