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

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Filipe Marques

In the Netherlands, there’s an ambitious company

Nos Países Baixos, há uma empresa ambiciosa

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

que constrói uma das ferramentas mais avançadas e caras do mundo:

a single unit costs hundreds of millions of dollars.

uma única unidade custa centenas de milhões de dólares.

And when companies buy one,

E quando as empresas compram uma,

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

também precisam de 250 engenheiros para instalar o dispositivo de 165 toneladas

in a process that typically takes half a year.

num processo que normalmente leva meio ano.

But despite this steep cost in time and money,

Mas apesar deste custo elevado em tempo e dinheiro,

many microchip makers desperately want one of these machines.

muitos fabricantes de microchips querem desesperadamente uma destas máquinas.

The hundred-million-dollar question is: why?

A pergunta de cem milhões de dólares é: porquê?

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

A resposta tem a ver com uma coisa chamada Lei de Moore.

First coined by Intel co-founder Gordon Moore,

Cunhada pela primeira vez pelo cofundador da Intel, Gordon Moore,

this law states that every 1 to 2 years

esta lei afirma que a cada 1 a 2 anos

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

duplicará o número de transístores

que podem caber num chip de computador.

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

E, por extensão, também duplicará o número aproximado de cálculos

que um chip pode fazer, por segundo.

will also double.

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

Esta lei não é uma lei física como a gravidade.

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

É apenas uma tendência que Moore observou no início dos anos 60.

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

Mas os fabricantes de chips transformaram essa tendência num objetivo

consumers learn to expect computing progress to continue

e, por sua vez, os consumidores esperam agora

que o progresso da computação

at this exponentially fast pace.

continue a este ritmo exponencialmente rápido.

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

E o mais incrível é que, durante seis décadas, tem sido assim.

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

Graças à Lei de Moore, os chips ficaram mais pequenos, mais rápidos,

more efficient, and cheaper.

mais eficientes e mais baratos.

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

Mas hoje, há quatro problemas-chave que travam esta tendência,

potentially ending Moore’s Law

podendo acabar com a Lei de Moore

and fundamentally changing how we make progress in computing.

e mudar fundamentalmente a forma como progredimos na computação.

The first is transistor size.

O primeiro é o tamanho do transístor.

Transistors are basically on/off switches,

Os transístores são basicamente interruptores de ligar/desligar,

and these building blocks of digital computing have been shrinking

e estes blocos de construção da computação digital

since the 1960s.

têm vindo a encolher desde os anos 60.

But recently they’ve gotten so small,

Mas recentemente ficaram tão pequenos

que a física quântica começou a interferir nas suas funções.

quantum physics has begun to interfere with their functions.

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

Quando o interruptor, ou porta, de um transístor

tem menos de 20 nanómetros,

electrons will tunnel along it continuously,

os eletrões farão um túnel contínuo ao longo dele

transformando um interruptor de ligar/desligar concreto,

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

num regulador de intensidade nebuloso.

The second problem is heat.

O segundo problema é o calor.

As chipmakers make components smaller and more complex,

À medida que os componentes se tornam mais pequenos e mais complexos,

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

os fios de cobre que correm entre eles têm de ser mais finos e mais longos.

This increases their electrical resistance and generates high heat

Isso aumenta a sua resistência elétrica e gera um calor elevado

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

que prejudica o desempenho do chip e não pode ser facilmente dissipado.

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

Os chips de hoje já podem aquecer o suficiente para cozinhar um ovo,

and temperatures are only predicted to increase without new innovations.

e prevê-se que as temperaturas aumentem sem novas inovações.

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

Embora estas questões representem limites na física fundamental do fabrico de chips

researchers haven't stopped trying to solve them.

os investigadores não pararam de tentar resolvê-las.

Unfortunately, their solutions often exacerbate the third major problem:

Infelizmente, as suas soluções agravam o terceiro grande problema:

chipmaking’s environmental impact.

o impacto ambiental do fabrico de chips.

For example, swapping copper lines for ruthenium

Por exemplo, trocar os fios de cobre por ruténio

could help pack transistors more tightly and keep chips smaller—

podia ajudar a compactar os transístores

e manter os chips mais pequenos,

but that metal is far scarcer than copper

mas esse metal é muito mais escasso que o cobre

and would require new mining infrastructure.

e exigiria novas infraestruturas mineiras.

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

Da mesma forma, a tecnologia atualmente utilizada

para fabricar os transístores mais pequenos atuais

requires huge amounts of energy and chemicals

requer enormes quantidades de energia e substâncias químicas

called perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances,

chamadas substâncias perfluoralquiladas e polifluoralquiladas,

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

que podem levar milhares de anos a decompor-se no ambiente.

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

A gestão destes três primeiros problemas contribui para a questão final: o custo.

To keep achieving Moore’s Law,

Para continuar a cumprir a Lei de Moore,

chipmakers have to make individual chip components smaller.

os fabricantes de chips têm de reduzir o tamanho

dos componentes dos chips.

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

E é aqui que entra a máquina dispendiosa de 400 milhões de dólares.

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

Esta maravilha da ciência do fabrico de chips

dispara uma corrente de gotículas de estanho

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

numa câmara de vácuo antes de as explodir com um laser de alta energia

that vaporizes the tin to create plasma.

que vaporiza o estanho para criar plasma.

Por sua vez, o plasma emite um comprimento de onda

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

de 13,5 nanómetros de luz ultravioleta

that can be used to produce incredibly small transistors.

que pode ser usado para produzir transístores incrivelmente pequenos.

This remarkable feat of engineering has helped chipmakers

Esta notável façanha da engenharia ajudou os fabricantes de chips

keep up with Moore’s Law.

a obedecer à Lei de Moore.

But as chips keep getting denser,

Mas à medida que os chips ficam cada vez mais densos,

intricate manufacturing plants keep getting more expensive.

as complexas fábricas continuam a ficar mais caras.

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

Esta tendência tem sido tão consistente

que ganhou o nome de Segunda Lei de Moore.

Moore’s Second Law.

Obviously, all these trajectories are unsustainable.

Obviamente que todas estas trajetórias são insustentáveis.

Manufacturing plants can’t keep increasing in price,

As fábricas não podem continuar a aumentar de preço,

our ecosystems can’t endure endless mining and pollution,

os nossos ecossistemas não podem suportar mineração e poluição sem fim,

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

e é improvável que as leis da Física mudem tão cedo.

Fortunately, Moore's Law is flexible,

Felizmente, a Lei de Moore é flexível

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

e não há razão para não podermos introduzir novos objetivos

to keep making computing progress responsibly.

para continuar a fazer progredir a computação de forma responsável.

Perhaps we could introduce a new Sustainability Law?

Talvez pudéssemos introduzir uma nova Lei de Sustentabilidade?

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

Os transístores mais pequenos já utilizam menos materiais

e produzem menos lixo eletrónico,

and advancements in electronic-photonic integration

e os avanços na integração eletrónico-fotónica

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

permitem que os chips utilizem menos energia e produzam menos calor.

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

Então, talvez os chips tenham de ser duas vezes mais sustentáveis

de vez em quando.

Whatever the answer is,

Qualquer que seja a resposta,

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

somos nós que fazemos as leis, por isso o futuro pertence-nos.