O crescente número de transistores em chips continua seguindo a lei de Moore

Os obstáculos ao desenvolvimento da fabricação de semicondutores já se assemelham não a barreiras, mas a paredes altas. E, no entanto, o setor avança passo a passo, seguindo a regra geral de Gordon Moore, derivada de 55 anos atrás. Embora com reservas, mas o número de transistores nos chips continua a dobrar a cada dois anos.

Para não ser infundado, os analistas da IC Insights publicaram um relatório sobre o estado do mercado de semicondutores em 2020. O relatório inclui a história do desenvolvimento dos principais mercados desde 71 anos: DRAM, memória flash NAND, microprocessadores e GPUs.
Os analistas dizem que nos últimos 10 a 15 anos, fatores como consumo de energia e restrições de escala começaram a influenciar fortemente a taxa de crescimento do número de transistores em alguns produtos integrados. Mas, em geral, novos desenvolvimentos e novas abordagens para o design e fabricação de chips permitem contar com a manutenção da lei de Moore.
Portanto, o número de transistores nos chips de memória DRAM no início dos anos 2000 aumentou a uma velocidade média de cerca de 45% ao ano, mas desde 2016 diminuiu para 20% ao ano após o aparecimento de cristais de memória Samsung de 16 Gbit. O padrão DDR5, que ainda está sendo finalizado pela JEDEC, incluirá dispositivos monolíticos de 24 Gb, 32 Gb e 64 Gb, e este é um novo salto em frente.
O aumento anual da densidade da memória flash até 2012 permaneceu no nível de 55 a 60% ao ano, mas desde então diminuiu para 30 a 35% ao ano. Para cristais planares de memória flash, a densidade mais alta foi de 128 Gb (dados de janeiro de 2020). Mas a densidade máxima do chip 3D NAND atingiu 1,33 Tbit para uma memória de 96 camadas, com quatro bits registrados em cada célula (QLC). Até o final do ano, eles prometem aparecer microcircuitos de 1,5 camada e 128 bits, com um aumento subsequente da capacidade para 2 TBps.
O número de transistores nos microprocessadores Intel para PCs cresceu cerca de 40% ao ano até 2010, mas nos anos subsequentes esse número caiu pela metade. O número de transistores continua a crescer nos processadores de servidor da empresa. Esse crescimento parou no meio do final dos anos 2000, mas continuou novamente a uma taxa de cerca de 25% ao ano. A Intel parou de revelar os detalhes da contagem de transistores em 2017.
O número de transistores nos processadores de aplicativos da Apple em smartphones iPhone e tablets iPad aumentou 43% ao ano desde 2013. Esta figura inclui dados no processador A13 com seus 8,5 bilhões de transistores. Espera-se que, no primeiro semestre de 2020, a Apple apresente o iPad Pro com base no novo processador A13X.
As GPUs de alto desempenho da NVIDIA apresentam um número extremamente alto de transistores. Diferentemente dos microprocessadores, as GPUs com seu mais alto grau de paralelismo arquitetônico não contêm uma quantidade significativa de memória cache, o que deixa muito espaço para a lógica (transistores). O foco contínuo da empresa em aceleradores para aprendizado de máquina e a IA apenas alimentarão essa tendência.
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