Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Introduzione alla microtecnologia/La legge di Moore: differenze tra le versioni

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==La legge di Moore==
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Versione delle 15:33, 8 mar 2009

Indice del libro

La legge di Moore

Nel 1965, Gordon Moore, uno dei fondatori della Fairchild Semiconductor Company e in seguito della Intel Corporation, azzardò una previsione sullo sviluppo futuro dell’elettronica integrata che va nota sotto il nome di “legge di Moore” e che sorprendentemente avrebbe dovuto mostrarsi corretta per i quaranta anni seguenti e ancora oltre.

Nella formulazione originaria, Moore dapprima argomenta che, per una data tecnologia, aumentando il numero di componenti per chip il costo diminuisce, fino a quando pero’ la crescente complessità del sistema non fa lievitare i costi; esisterà quindi una certa densità di impaccamento dei componenti su chip che garantisce il costo minimo.

Aumento del numero dei componenti per chip negli anni (fonte: Intel)
Microprocessore Anno di introduzione Transistor
4004 1971 2.300
8008 1972 2.500
8080 1974 4.500
8086 1978 29.000
Intel286 1982 134.000
Intel386™ processor 1985 275.000
Intel486™ processor 1989 1.200.000
Intel® Pentium® processor 1993 3.100.000
Intel® Pentium® II processor 1997 7.500.000
Intel® Pentium® III processor 1999 9.500.000
Intel® Pentium® 4 processor 2000 42.000.000
Intel® Itanium® processor 2001 25.000.000
Intel® Itanium® 2 processor 2003 220.000.000
Intel® Itanium® 2 processor (9MB cache) 2004 592.000.000

Sulla base dei dati dei primi anni di sviluppo, Moore prevede un costante avanzamento tecnologico, che porterà all’aumento della densità ottimale. Graficando i dati disponibili all’epoca, Moore argomenta poi che la curva di fit si possa estrapolare, portando alla seguente previsione: il numero di componenti di minimo costo che trovano posto su un singolo chip si raddoppia circa ogni anno. Questa è la formulazione originaria di quella che poi divenne celebre come Legge di Moore.


La legge di Moore non è affatto una legge, ma solo un’osservazione empirica; tuttavia è straordinario come l’intuizione di Moore sia riuscita a prevedere correttamente lo sviluppo tecnologico nei successivi 40 anni e più. La tabella a lato mostra l'aumento del numero di componenti per chip nel corso degli anni, fino ai giorni nostri: il tasso di crescita attuale è di un raddoppio del numero di componenti per chip ogni 18 mesi circa. Dal dato del 1965 (50 componenti per chip) siamo oggi arrivati ad un numero di componenti dell’ordine del miliardo.


Diminuzione negli anni delle dimensioni minime dei dispositivi semiconduttori microfabbricati; l'andamento rispecchia le previsioni della legge di Moore

La legge di Moore può essere estesa a vari altri aspetti importanti per la fabbricazione di circuiti integrati. Come prima cosa, il raddoppio della densità dei componenti su chip implica che l’estensione superficiale dei componenti stessi diminuisca corrispondentemente di un fattore due ogni 18 mesi, ovvero il più piccolo particolare realizzabile diventi di 0.7 volte più piccolo ogni 18 mesi; ogni passaggio di scala rappresenta una diversa generazione tecnologica, denominata “nodo tecnologico”. Questa denominazione è stata molto usata nel passato per dare un riferimento chiaro e rappresentativo dello stato dell’arte della tecnologia. La dimensione tipica da considerare come riferimento per definire un nodo tecnologico è la metà della distanza fra celle vicine in un chip contenente memoria DRAM (“DRAM half-pitch”). Il grafico mostra come si sia passati dai vari micron degli anni 80 ai 90 nm del 2005 e le previsioni per il futuro.


La comunità degli esperti di dispositivi semiconduttori pubblica annualmente un report sullo stato dell'arte e sulle prospettive di sviluppo del settore, l'International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS). Proprio a partire dal 2005, è stata espressa la decisione di non usare piu’ la dizione “nodo tecnologico” per indicare il livello di miniaturizzazione. Questo perché il limite ultimo può essere diverso a seconda della particolare struttura che si considera nel dispositivo e quindi specificare questa quantità non è una descrizione esauriente dello stato dell’arte. Si prevede una nuova indicazione nel 2006. Oltre a densità di componenti e dimensione minima, la legge di Moore può essere tradotta in previsioni per altre grandezze interessanti: la velocità di clock, il costo per elemento, la potenza necessaria, la compattezza dei dispositivi finali e così via. Ritorneremo sulla legge di Moore più avanti, una volta discusse le varie tecniche di fabbricazione, per vedere in che modo si sia potuto passare da una generazione tecnologica all’altra e come si pensi di arrivare ai 32 nm entro il 2013 e ai 15 nm entro il 2020.

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Riferimenti sulla legge di Moore