La Legge di Moore rappresenta una pietra miliare del mondo dei semiconduttori, definendone il ritmo del progresso per decenni e diventando, nel tempo, un obiettivo da perseguire. Formulata nel 1965 da Gordon Moore, co-fondatore di Intel, la legge sosteneva inizialmente che “il numero di transistor in un chip sarebbe raddoppiato ogni anno”. Dieci anni dopo, nel 1975, lo stesso Moore la modificò leggermente, affermando che il numero di transistor in un chip sarebbe raddoppiato ogni due anni, migliorando le prestazioni e riducendo i costi.
Non si tratta di una legge scientifica, di un fenomeno naturale, ma di una proiezione per il futuro che rimane vera fintanto che l’innovazione e il progresso tecnologico continuano.
Da “regola” a faro dell’industria dei semiconduttori
Oggi, dopo quasi 60 anni, la Legge di Moore si è trasformata in una vera e propria bussola per l’industria dei semiconduttori. mostrando la direzione in cui andare, l’obiettivo a cui tendere, spingendo le aziende a innovare, sviluppando nuove tecnologie esponenzialmente più avanzate.
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Nel corso degli anni, novità come gli Hi-K Metal Gate (gate in metallo ad alta costante dielettrica), i transistor FinFET e le recenti tecnologie di packaging avanzato come EMIB e Foveros Direct, hanno permesso di superare i limiti precedenti e portare avanti il progresso tecnologico.
La “morte della Legge di Moore” è ancora lontana
Nel corso degli anni, in molti hanno annunciato la “morte della Legge di Moore”, sostenendo l’impossibilità di continuare a innovare a questo ritmo. La ragione dietro questa affermazione è abbastanza semplice: i transistor si possono rimpicciolire fino a un certo punto, dopodiché si raggiungono dei limiti fisici. A questo punto, a meno che non si migliorino altri aspetti del chip, raddoppiare la densità diventa impossibile.
Il limite dei transistor classici è già stato raggiunto parecchi anni fa: nel 2007, il processo produttivo 45nm di Intel sfruttava transistor con gate da 25nm. Negli anni successivi non si riuscì a diminuire ulteriormente questa distanza senza peggiorare i risultati, ma lo sviluppo dei transistor FinFET, che hanno fatto il loro debutto con il nodo Intel 22nm, ha permesso di rispettare la Legge di Moore e ha assicurato il progresso tecnologico dell’industria.
Questo è solo un esempio di come Intel, come molte altre aziende nell’industria dei semiconduttori, lavori alacremente perseguendo la Legge di Moore come un vero e proprio obiettivo da raggiungere. Nel prossimo futuro, l’uso di transistor RibbonFET (implementazione Intel della tecnologia GAA, Gate All-Around), dell’alimentazione PowerVIA e di macchina per la litografia ultravioletta ad alta apertura numerica (High NA EUV), che assicurano maggior risoluzione e meno errori, permetteranno a Intel di portare avanti la Legge di Moore. Anche le altre aziende del settore sono impegnate in sforzi di innovazione che mirano a questi obiettivi.
Le innovazioni di oggi, come il packaging avanzato, forniscono agli architetti e ai progettisti strumenti nuovi e all’avanguardia per perseguire la Legge di Moore, vitale per l’industria. Intel è in prima linea in questo campo, con un percorso ben delineato che va oltre i classici transistor in silicio e punta a migliorare in modo significativo altri aspetti dei chip, come la densità di interconnessione e la scalabilità logica dei transistor, che manterranno viva la Legge di Moore ben oltre il prossimo decennio. Molti addetti del settore da anni parlano di Legge di Moore 2.0, per indicare una nuova fase di innovazione dove non è soltanto la diminuzione lineare delle dimensioni o l’aumento della densità dei transistor ad essere determinante, ma nel calcolo dell’innovazione ciò che conta è il risultato in termini di prestazioni delle applicazioni e le funzionalità.
Cosa riserva il futuro?
Oggi la sfida è ancora più ardua, ma questo non impedisce a Intel di perseguire i suoi obiettivi. Oltre a sviluppare nuove tecnologie e ad innovare con il packaging avanzato, l’azienda sta esplorando anche il regno quantico, non solo per quanto riguarda l’informatica quantistica, ma anche per esplorare nuovi concetti di fisica e scienza dei materiali, che un giorno potrebbero rivoluzionare l’informatica.
Per il progresso a lungo termine della Legge di Moore è essenziale superare l’attuale crescita esponenziale di richiesta di energia; per farlo sono necessarie soluzioni a bassissima potenza, capaci di sfruttare i materiali quantistici e i loro effetti a temperatura ambiente.
Intel ha dimostrato le proprie innovazioni in questo campo già all’IEDM 2021, dando un assaggio delle potenzialità di quello che c’è oltre l’informatica CMOS7 attuale. Grazie alla capacità di realizzare majority gate con funzionalità maggiori rispetto a quelli NAND e NOR, tre dispositivi MESO che formano un majority gate a bassissimo consumo energetico possono implementare un sommatore a 1 bit che, in alternativa, richiederebbe 28 transistor CMOS8.
Insomma, considerando tutte le innovazioni di processo e di packaging avanzato in campo, ci sono davvero moltissime opzioni che permetteranno di mantenere viva la Legge di Moore, in quanto obiettivo di crescita esponenziale delle prestazioni e di sostenibilità della crescita. Di fatto, questa Legge si fermerà solo quando si fermerà l’innovazione.