Legge di Moore: fine di una certezza?

Articolo a cura di Samuele Gravina.

Gordon Moore, cofondatore della Fairchild Semiconductor e dell’Intel è divenuto famoso grazie alla sua brillante intuizione, che prese in seguito il nome di “legge di Moore”. Non è un vera e propria regola scientifica, tuttavia divenne un punto di riferimento per le aziende di processori per oltre 50 anni, ponendosi come obbiettivo da raggiungere.

Correva l’anno 1965 quando Gordon Moore, allora direttore della ricerca di Fairchild Semiconductor, pubblicò un articolo su Electronics Magazine in cui osservò che il numero di componenti, transistor, diodi e resistori in un circuito integrato raddoppiava ogni anno tra il 1959 e il 1965, e ipotizzò che tale andamento sarebbe destinato a continuare nei successivi 10 anni. Nel corso degli anni la legge di Moore è stata perfezionata, modificando il lasso di tempo nel quale le componenti elettroniche raddoppiano in un microprocessore. Tale periodo fu prolungato da uno a due anni verso la fine degli anni Settanta e, dall’inizio degli anni Ottanta si assestò sui 18 mesi. Da allora, salvo qualche deroga, il ritmo della produzione dei processori è stato mantenuto con un’accuratezza sorprendente.

L’unico limite che si contrappone all’ intuizione di Moore è l’impossibilità fisica di creare processori sempre più piccoli. Infatti, l’unico modo per poter creare un circuito integrato con un numero sempre maggiore di transistor, è quello di ridurre sempre più le dimensioni di questi.

Benché questa “legge” si sia dimostrata essere di una precisione disarmante, sembrerebbe che il suo futuro sia messo a repentaglio dai limiti imposti dalla natura. I minuscoli transistor dei circuiti integrati, infatti, non possono essere miniaturizzati all’infinito. Attualmente, i transistor più moderni hanno raggiunto dimensioni di 14 nanometri; tuttavia sono in attesa i rilasci degli ultimi processori con tecnologia a 10 nanometri della Samsung, e sono già attivi i test per i processori a 7 nanometri dell’Intel. L’industria dei microprocessori ritiene che non possano essere realizzati transistor con una lunghezza del gate inferiore ai 5 nanometri. Il gate è “l’interruttore del transistor”.

Gli elettroni che passano dal source al drain sono infatti controllati dal gate, che si attiva e disattiva come un interruttore quando viene applicata una tensione esterna. Tuttavia, il limite dei 5 nanometri è stato demolito dall’ultima scoperta effettuata dall’ università di Berkeley, che è riuscita a creare un transistor con un gate da 1 nanometro. I ricercatori dei Berkeley Lab hanno così dimostrato che si può scendere sotto la soglia dei 5 nanometri.

“Abbiamo dimostrato che, con la scelta del materiale giusto, c’è ancora la possibilità di restringere i componenti elettronici”.

Queste le parole del professore di Berkeley Ali Javey. Per giungere a questa scoperta sono stati fatti cambiamenti radicali, a partire dal materiale di costruzione. Si abbandona il silicio, caposaldo per la costruzione di microprocessori sin dagli albori, non più in grado di controllare gli elettroni a dimensioni così ridotte, e lascia il posto al grafene e disolfuro di molibdeno, utilizzato più comunemente come lubrificante per motori.

Al momento non sono ancora stati realizzati microprocessori con questa nuova tipologia di transistor, tuttavia, questa è la prova che ancora una volta, la legge di Moore non si è sbagliata.