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Será que a lei de Moore não vai valer daqui para frente?


Em 1971, uma pequena empresa norte-americana chamada Intel lançou o 4004, o primeiro microprocessador produzido por ela, ou seja, um chip, com 12 mm1, que continha 2,3 mil transistores – minúsculos dispositivos representando os uns e zeros que compõem a linguagem básica dos computadores.

A distância entre cada transistor era de 10 mil nanômetros (um bilionésimo de metro), o que corresponde a aproximadamente o tamanho de um glóbulo vermelho. Foi um milagre de miniaturização, mas ainda estava na escala humana. Aliás, uma criança, munida de um bom microscópio, seria capaz de contar, um por um, os transistores do 4004.

Já os transistores dos chips Skylake que a Intel fabrica em 2016 não possibilitam de forma alguma um tal exame. Os chips, em si, são dez vezes maiores que o 4004, entretanto, dispostos a intervalos de apenas 14 nanômetros (nm), seus transistores são invisíveis, pois têm tamanho muito inferior ao do comprimento das ondas de luz utilizadas pela vista humana e pelos microscópios.

Só para se ter uma ideia da diferença de tamanho, se os transistores do 4004 fossem aumentados até atingir a altura de uma pessoa, os chips Skylake ficariam, proporcionalmente, do tamanho de uma formiga. A diferença entre o 4004 e o Skylake é a diferença entre os computadores mastodônticos, que ocupavam enormes salas de um edifício, e os elegantes e sofisticados aparelhinhos de hoje, 100 mil vezes mais potentes e que as pessoas levam nos bolsos, os smartphones.
Isso gerou grandes alterações nos mais diversos setores e indústrias, bem como nas ações das pessoas que possuem hoje uma eficiente e rapidíssima forma para se comunicar com as outras e as mais variadas organizações que oferecem serviços e produtos.

Em 1965, Gordon Moore – que tempos depois estaria entre os fundadores da Intel –, escreveu um artigo em que chamou a atenção para o fato de que o número de componentes eletrônicos que era possível fazer caber num circuito integrado estava dobrando anualmente. Foi esse aumento exponencial que ficou conhecido como lei de Moore!!!

Na década de 1970, o ritmo de duplicação do poder de processamento caiu (!?!?) para uma vez a cada dois anos. Mesmo assim, seria preciso dose descomunal de ousadia para olhar para um 4004 da Intel e acreditar que a lei ainda seria válida por 44 anos (até o ano de 2015…), com o que se tornaria possível dobrar a capacidade dos computadores 22 vezes, ou seja, torná-los algo como 4 milhões de vezes melhores!!!

Pois é, mas foi exatamente isso que aconteceu!!!

A Intel não revela (!?!?) o número de transistores incluídos em seus chips Skylake, mas se o 4004 tinha 2,3 mil transistores, o Xeon Haswell E-5, que a companhia lançou em 2014, já ostentava mais de 5 bilhões deles, posicionados a intervalos de 22 nm.

A lei de Moore não é uma lei no sentido, por exemplo, das leis de Newton. Porém, a Intel, que há décadas detém a liderança na fabricação de microprocessadores, e os demais atores do segmento fizeram dela uma profecia autorrealizável. Isso foi possível porque os transistores se caracterizam pelo dom inusitado de melhorar à medida que seu tamanho diminui: é menor a energia empregada e maior a velocidade atingida na ativação e desativação de um transistor pequeno do que de um grande. Dessa maneira, a utilização de transistores mais rápidos e em maior quantidade não implica em maior consumo de energia ou geração de mais calor residual, o que possibilita a produção de chips maiores e mais eficientes.

Entretanto, não tem sido fácil fazer com que os chips ficassem maiores e os transistores menores: os fabricantes de semicondutores gastaram montantes cada vez maiores de dinheiro em pesquisa e desenvolvimento (P&D), o que também encareceu muito a construção de novas fábricas de chips. Contudo, cada vez que os transistores diminuíam de tamanho e os chips fabricados com eles tornavam-se mais velozes e potentes, o mercado se expandia, possibilitando que os fabricantes recuperassem os valores gastos em P&D e fizessem novos investimentos em pesquisa, a fim de tornar seus produtos ainda menores.

O ponto crítico é que o esgotamento desse círculo virtuoso – a lei de Moore – está se avizinhando, previsto por especialistas!!!

Isso porque já faz algum tempo que diminuir o tamanho dos transistores não está reduzindo o consumo de energia. Em razão disso, a velocidade operacional dos chips de primeira linha permanece estacionada desde a metade da primeira década do século XXI. E o pior, os benefícios da miniaturização estão decrescendo, com os custos para aumentar essa redução, crescendo!!!

Isso se deve, em grande medida, ao fato de que a redução no tamanho dos componentes aproxima-se de um limite fundamental: o átomo. Um transistor Skylake corresponde a cerca de 100 átomos, e quanto menor o número de átomos, mais difícil se torna a tarefa de armazenar e manipular uns e zeros eletrônicos, isto é, a linguagem digital.

A produção de transistores menores agora exige a elaboração de designs mais engenhosos e o uso de materiais adicionais. E quanto mais complexa se torna a produção de chips, mais recursos são gastos na instalação das fabricas em que são produzidos.

As instalações necessárias à produção de microprocessadores de última geração custam atualmente em torno de US$ 7 bilhões, e quando o segmento estiver produzindo chips de 5 nm – coisa que, mantido o ritmo histórico, deve acontecer no início dos anos 2020 –, esse valor pode chegar a mais de US$ 16 bilhões, um valor equivalente a quase um terço do faturamento de US$ 55,4 bilhões obtido pela Intel em 2015 – que foi apenas 2% superior ao faturamento da companhia em 2011.

E a Intel tem realizado avanços tecnológicos mais lentos nesses últimos anos. Ela sempre se valeu da estratégia bianual, conhecida como “tique-taque”: num ano, a companhia lança um chip contendo transistores menores (“tique”); no ano seguinte, aprimora o design do chip (“taque”) e se prepara para promover nova redução no tamanho dos transistores dali a um ano. No entanto, quando os primeiros chips – denominados Broadwell – chegaram ao mercado, em 2014, o cronograma de lançamento acumulava atraso de quase um ano. O “tique” do chip de 10 nm, que deveria se seguir ao “taque” do Skylake também será postergado, com a Intel comunicando que o produto não estará disponível antes de 2017. Com isso, ela entra no ciclo “tique-taque-taque”. Para muitos especialistas, do ponto de vista econômico, a lei de Moore já era!?!?

Vivemos agora uma tendência de reformulação do processo usado até agora para incrementar o poder de processamento dos computadores. Por isso, os fabricantes de chips vêm investindo bilhões de dólares em novos designs e materiais, com os quais talvez seja possível continuar reduzindo o tamanho dos transistores e dar mais algumas voltas na manivela exponencial. Com isso, estão desbravando novos caminhos… Uma ideia é recorrer à mecânica quântica para executar determinados cálculos a velocidades que um computador clássico jamais seria capaz de atingir. Outra hipótese é imitar o funcionamento dos cérebros biológicos, que gastam pouquíssima energia para executar operações prodigiosas. Uma terceira possibilidade é difundir o poder de processamento, em vez de concentrá-lo, expandindo a nascente Internet das coisas a fim de dotar um número cada vez maior de objetos cotidianos de capacidade de realização de cálculos e comunicação.

Sem dúvida, o fim da lei de Moore pode ser um ponto de inflexão para novas invenções!!!

Conteúdo produzido pela redação da revista Criática.

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