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La ley de Moore II

Alternativas a la tecnología microelectrónica
La luz como base de circuitos

La ley de Moore II

En un post previo dictaminábamos que la ley de Moore se encuentra agonizante. La barrera de frecuencia sobre los 4 GHz, impuesta por los límites de temperatura y la capacidad física para disiparla por un lado, y la imprevisibilidad cuántica que afecta a los circuitos por debajo de una cierta escala, nos llevaban a esta conclusión.

Intel ha anunciado recientemente que retrasará la adopción de la tecnología de 14nm al menos un año por ahora y aunque IBM ha anunciado oficialmente una tecnología viable para fabricar chips de 7nm, es poco probable que se pueda reducir más la escala de fabricación.

Así pues… La ley de Moore ha muerto.

¿O quizás no?, aunque la tecnología de semiconductores que ha dirigido el impulso tecnológico de los últimos 60 años, está llegando a su límite, el potencial económico y social que ha demostrado hace que resulte muy difícil renunciar a este motor de nuestra sociedad.

Por eso antes de certificar la muerte del motor de Moore, conviene analizar si existen alternativas tecnológicas que permitan mantener la vigencia de la ley de Moore mediante un cambio de paradigma. La pregunta es:

¿Existen alternativas viables hacia una nueva tecnología que permitan doblar la potencia de computo cada pocos años, de modo sostenido?

Para responder a esto, hay que revisar las diferentes alternativas disponibles y su posibilidad de reemplazar a la electrónica integrada que hoy conocemos, y lo hacemos reconociendo nuestra ignorancia y sabiendo que los cementerios están llenos de profetas que se equivocaron.

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La primera opción sería la fotónica. Consiste en reemplazar los circuitos electrónicos por circuitos ópticos, y usar pulsos luz en lugar de impulsos eléctricos. Esto eliminaría prácticamente todos los problemas de calentamiento y la barrera de velocidad, lo que nos llevaría a circuitos varios miles de veces más rápidos, evitando además todos los problemas inherentes a la electricidad, como resistencia, capacidad y radiación de pulsos electromagnéticos.

La luz como base de circuitosAdemás es una tecnología bien conocida. La fibra óptica transmite rutinariamente las comunicaciones de larga distancia, los LEDs y Láser son de uso común.

Ya se fabrican chips fotónicos  sencillos, pudiendo además reutilizarse parte de la tecnología usada en la integración electrónica actual, adaptándola a los circuitos fotónicos.

La velocidad de los circuitos fotónicos se dispararía y el calor se reduciría drásticamente, permitiendo construir circuitos tridimensionales que multiplicarían de nuevo la potencia de los chips (Algo casi imposible con electrónica, ya que en un chip 3D no habría forma de evacuar el calor interno).

Y para esos que odian el sistema binario, no sería descabellado utilizar el color como base para codificar dígitos lo que de nuevo multiplicaría la potencia de cálculo ( 7 colores mas blanco y negro = base 9)

Pero antes de sustituir a la tecnología actual queda un largo camino para desarrollar las tecnologías equivalentes, por lo que mientras esto se consigue habría un tiempo de híbridos foto electrónicos. Es una de las tecnologías más prometedoras en las que se está invirtiendo fuertemente y será raro que en unos pocos años no haya sorpresas.

Computadores cuanticos

Otro de los sospechosos habituales son los ordenadores cuánticos, de los que tanto se habla. Vale, tenemos malas noticias. Los ordenadores cuánticos son asombrósamente rápidos resolviendo ciertos problemas y lamentablemente incompetentes en muchas de las cosas que das por sentadas en tu día a día.

No es probable que usemos poco menos que nunca un ordenador cuántico para escuchar mp3s o escribir un texto, y además para que sean útiles necesitamos algoritmos paralelos de resolución y esto es una ciencia que está aún más en pañales de lo que están los propios computadores cuánticos, así que me temo que esta no va a ser una solución, por lo menos en muchos años.

Una opción que parece más prometedora y mas próxima son los computadores basados en memristores.

Memoria y procesador en un componenteDesde hace años todos los ordenadores se basan en el modelo de Von Newman, CPU que procesa, memoria interna para resultados parciales y operadores y memoria externa para almacenamiento temporal.

En la práctica, la inmensa mayoría de la energía que consume un computador se disipa enviando y recibiendo datos de la memoria y además dedica el 90 % del tiempo a lo mismo, lo que supone el mayor cuello de botella de los computadores Von Newman actuales.

Si se pudiese conseguir un componente que a la vez procesara y almacenara datos sería un avance descomunal. Reduciría drásticamente el consumo energético y además aumentaría la velocidad de proceso de forma espectacular, porque nos ahorraríamos el ir y venir de datos.

Imagen simmuladaDe hecho, si lo pensáis, es el modelo que usan las neuronas biológicas, que procesan y almacenan la información en el mismo componente,  siendo capaces de resolver problemas inabordables para los ordenadores más potentes de hoy.

HP que lidera un proyecto pionero, ha anunciado que ha sido capaz de construir memristores viables como base para la fabricación de memcomputadores y las primeras impresiones son muy prometedoras.

Faltan aún años para producir un memcomputador viable, pero cuando se consiga, pueden ser una solución sorprendente,  aunque la forma de programarlos tendrá poco que ver con los lenguajes y modelos de programación actuales.

Así que iremos viendo como la tecnología electrónica actual, se va sustituyendo por otras que mejoren la velocidad y eficiencia de los circuitos. No esperéis cambios revolucionarios. No es probable que ocurran ( Y además la industria comercial los aborrece).

Es mucho más probable la adopción de tecnologías híbridas y en esto, la que parece mejor posicionada es la fotónica, en unos años aparecerán los primeros procesadores foto electrónicos. Y sobre todo tendrá que cambiar el paradigma que sustenta la computación tal y como hoy la entendemos. Faltan nuevas teorías de computación  validas que se adapten a las nuevas tecnologías.

Así que, aunque la ley de Moore agoniza, quizás sea prematuro hablar de su muerte.

 

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