Have we reached the limit of computer power? - Sajan Saini and George Zaidan

Traduttore: Matteo Casarin Revisore: Gabriella Patricola

In the Netherlands, there’s an ambitious company

Nei Paesi Bassi c’è un’azienda ambiziosa

that builds one of the most advanced and expensive tools in the world:

che costruisce di uno degli strumenti più avanzati e costosi al mondo.

a single unit costs hundreds of millions of dollars.

Una singola unità costa centinaia di milioni di dollari.

And when companies buy one,

Dopo l’acquisto, le aziende clienti hanno bisogno di 250 ingegneri

they also need 250 engineers to install the 165-ton device

per installare questo dispositivo da 165 tonnellate

in a process that typically takes half a year.

tramite un procedimento che richiede in media sei mesi.

But despite this steep cost in time and money,

Ma nonostante il dispendio in termini di tempo e denaro,

many microchip makers desperately want one of these machines.

molti produttori di microchip bramano una di queste macchine.

The hundred-million-dollar question is: why?

La domanda da cento milioni di Euro è: perché?

The answer has to do with something called Moore’s Law.

La risposta è legata alla cosiddetta “legge di Moore”.

First coined by Intel co-founder Gordon Moore,

Formulata inizialmente da Gordon Moore, cofondatore di Intel,

this law states that every 1 to 2 years

questa legge afferma che, a parità di dimensioni,

the number of transistors that can fit on a given size computer chip will double.

il numero di transistor integrati in un chip raddoppia circa ogni due anni.

And by extension, the rough number of calculations that chip can do per second

Ne consegue anche un raddoppio dei calcoli

che quel chip è in grado di fare ogni secondo.

will also double.

Now, this law isn't a physical law like gravity.

Va detto che non è una legge fisica come la gravità,

It’s just a trend Moore observed during the early 1960s.

bensì un semplice andamento che Moore osservò nei primi anni ’60.

But chipmakers turned that trend into a goal, and in turn,

Ma i produttori di chip lo hanno reso un obiettivo,

e ora i consumatori si aspettano che la potenza di calcolo

consumers learn to expect computing progress to continue

continui a crescere con questo ritmo esponenziale.

at this exponentially fast pace.

And the amazing thing is, for six decades, it pretty much has.

E, incredibilmente, per 60 anni è andata proprio così.

Thanks to Moore’s Law, chips have gotten smaller, faster,

Grazie alla legge di Moore i chip sono diventati più piccoli,

more efficient, and cheaper.

veloci, efficienti ed economici.

But today, there are four key problems that trip up this trend,

Ma ora questo andamento è ostacolato da quattro grandi problemi,

potentially ending Moore’s Law

che potrebbero minacciare la legge stessa

and fundamentally changing how we make progress in computing.

e rivoluzionare l’approccio ai progressi nella velocità di calcolo.

The first is transistor size.

Il primo è la dimensione dei transistor.

Transistors are basically on/off switches,

I transistor sono sostanzialmente degli interruttori,

and these building blocks of digital computing have been shrinking

e i mattoni fondamentali del calcolo digitale

since the 1960s.

continuano a rimpicciolirsi fin dagli anni ’60.

But recently they’ve gotten so small,

Ma recentemente sono diventati così piccoli

quantum physics has begun to interfere with their functions.

da dover tenere in considerazione la fisica quantistica.

When a transistor’s switch, or gate, is less than 20 nanometers,

Se un interruttore, o gate, misura meno di 20 nanometri,

electrons will tunnel along it continuously,

gli elettroni lo attraversano per effetto tunnel

turning a crisp on/off switch into a hazy dimmer.

trasformando un pragmatico interruttore in un ambiguo dimmer.

The second problem is heat.

Il secondo problema è il calore.

As chipmakers make components smaller and more complex,

Dato che i componenti dei chip sono sempre più piccoli e complessi,

the copper lines that run between them need to be thinner and longer.

i collegamenti in rame devono essere sempre più lunghi e sottili.

This increases their electrical resistance and generates high heat

Questo aumenta la loro resistenza elettrica

e il calore prodotto riduce le prestazioni dei chip

that impairs chip performance and can’t be easily dissipated.

ed è difficile da dissipare.

Today’s chips can already run hot enough to cook an egg,

Le temperature dei chip odierni sono tali da cuocere un uovo

and temperatures are only predicted to increase without new innovations.

e, in assenza di innovazioni, sono destinate ad aumentare.

While both these issues represent limits in the fundamental physics of chipmaking,

E sebbene questi siano i limiti della fisica della produzione dei chip,

researchers haven't stopped trying to solve them.

i ricercatori continuano a cercare una soluzione.

Unfortunately, their solutions often exacerbate the third major problem:

Che purtroppo spesso aggrava il terzo grande problema:

chipmaking’s environmental impact.

l’impatto ambientale della produzione dei chip.

For example, swapping copper lines for ruthenium

Ad esempio, usando il rutenio al posto del rame

could help pack transistors more tightly and keep chips smaller—

si potrebbero integrare più transistor senza aumentare le dimensioni dei chip,

but that metal is far scarcer than copper

ma si tratta di un metallo molto più raro del rame

and would require new mining infrastructure.

che richiederebbe nuove infrastrutture minerarie.

Similarly, the technology currently used to make today’s smallest transistors

Analogamente, la tecnologia attuale per fabbricare i transistor più piccoli

requires huge amounts of energy and chemicals

richiede enormi quantità di energia

called perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,

e sostanze perfluoroalchiliche e polifluoroalchiliche,

che possono persistere nell’ambiente per migliaia di anni.

which can take thousands of years to break down in the environment.

Managing these first three problems contributes to the final issue: cost.

La gestione di questi tre problemi

si riflette sulla questione finale: il costo.

To keep achieving Moore’s Law,

Per rispettare la legge di Moore,

chipmakers have to make individual chip components smaller.

i produttori devono rimpicciolire i singoli componenti dei chip.

And this is where that costly $400 million machine comes in.

Ed è qui che entra in gioco la macchina da 400 milioni di dollari.

This marvel of chip-making science shoots a stream of tin droplets

Questo prodigio della scienza dei chip

spara un getto di goccioline di stagno in una camera a vuoto

into a vacuum chamber before blasting them with a high-energy laser

per poi colpirle con un laser ad alta energia

that vaporizes the tin to create plasma.

che vaporizza lo stagno, generando del plasma.

In turn, the plasma emits a 13.5 nanometer wavelength of ultraviolet light

A sua volta, il plasma emette luce ultravioletta

a una frequenza di 13,5 nanometri

that can be used to produce incredibly small transistors.

che consente di produrre transistor incredibilmente piccoli.

This remarkable feat of engineering has helped chipmakers

Questa impresa ingegneristica

ha aiutato i produttori a tenere il passo della legge di Moore

keep up with Moore’s Law.

But as chips keep getting denser,

ma l’aumento della densità dei chip

intricate manufacturing plants keep getting more expensive.

rende gli impianti di produzione sempre più complessi e costosi.

This trend has been so consistent, it’s actually earned the nickname

Un andamento talmente costante da guadagnarsi il soprannome di…

Moore’s Second Law.

seconda legge di Moore.

Obviously, all these trajectories are unsustainable.

Ovviamente sono tutte traiettorie insostenibili.

Manufacturing plants can’t keep increasing in price,

Gli impianti di produzione diventeranno troppo costosi,

our ecosystems can’t endure endless mining and pollution,

gli ecosistemi non sopporteranno in eterno inquinamento e attività estrattive

and the laws of physics are unlikely to change anytime soon.

e le leggi della fisica difficilmente cambieranno a breve.

Fortunately, Moore's Law is flexible,

Fortunatamente la legge di Moore è flessibile

and there’s no reason we can’t introduce new goals

e nulla ci vieta di fissare nuovi obiettivi

to keep making computing progress responsibly.

per progredire nella capacità di calcolo in modo responsabile.

Perhaps we could introduce a new Sustainability Law?

Potremmo addirittura introdurre una “legge della Sostenibilità“.

Smaller transistors already use less material and produce less e-waste,

I transistor più piccoli richiedono già meno materiali

e producono meno rifiuti elettronici.

and advancements in electronic-photonic integration

E grazie ai progressi nell’integrazione tra fotonica ed elettronica,

are allowing chips to use less energy and generate less heat.

i chip utilizzano meno energia e generano meno calore.

So perhaps chips should be made twice as sustainable every several years?

Dovremmo rendere i chip due volte più sostenibili ogni tot anni?

Whatever the answer is,

Qualunque sia la risposta,

we make the laws, so the future is up to us.

siamo noi a scrivere le leggi, quindi il futuro è nelle nostre mani.