En 1965, Gordon Moore, uno de los pioneros en los circuitos integrados, predijo que el número de transistores que eran capaces de instalarse en un chip de un tamaño dado se duplicaría cada año. En 1975, él volvió a realizar su estimado, e indicó que la cantidad se duplicaría cada dos años. Esta predicción se conoce como la Ley de Moore.
La Ley de Moore (Moore's Law) es la predicción de que la cantidad de transistores en un chip se duplica cada año.
Resulta que otras métricas también muestran aproximadamente el mismo comportamiento de duplicarse en capacidad, tales como las velocidades de los procesadores y el tamaño de almacenamiento que cabe en una computadora. Duplicar la velocidad del hardware mejora el tamaño de los problemas que se pueden manejar eficientemente.
La importancia de la Ley de Moore no es solo que las computadoras se agranden y sean más rápidas en el tiempo; es que los ingenieros pueden predecir qué tan grande y rápido, lo cual ayuda a los ingenieros planificar el software y hardware en los proyectos de desarrollo que empiezan hoy y se utilizarán incluso dentro de cinco años.
Para que la cantidad de transistores continúe creciendo, el tamaño de los transistores debe seguir disminuyendo. Pero la densidad de los chips y velocidad de procesador se han topado con un límite importante: Ambos factores, chips densos y proceso de señales más rápidas generan calor. La tecnología actual está justo al borde de generar calor suficiente para derretir chips, destruyendo la computadora. Esta es la razón por la cual los chips están rodeados de disipadores de calor metálicos (mostrado a la derecha), los cuales conducen el calor afuera del chip y lo liberan al aire.
Debido al problema del calor, los fabricantes de chips han abandonado los avances en hacer que los procesadores funcionen a velocidades más altas. En cambio, están colocando más de un procesador en un chip. Si un cálculo puede llevar a cabo el mismo algoritmo en diferentes partes de los datos al mismo tiempo (en paralelo, una especie de clones de objetos que ejecutan el mismo programa al mismo tiempo), estos chips multinúcleo pueden tener una velocidad efectiva mucho mayor que la velocidad de un solo procesador. Una computadora que se compre hoy en día es muy probable que tenga instalados dos o cuatro procesadores en un solo chip. Pero usar múltiples núcleos más eficientemente requiere que el software sea escrito tendiendo en cuenta los múltiples núcleos.
En algún momento de la próxima década, el tamaño de un transistor se acercará al tamaño de un átomo, pero a escala atómica, los transistores no funcionarán por varias razones. Hay un límite más fundamental para la densidad de los transistores en un chip que solo los problemas de calor. Y de manera similar, existen limitaciones fundamentales que afectan la velocidad de un procesador, como la velocidad de los electrones a través de un cable.
Los optimistas de la Ley de Moore argumentan que las tecnologías distintas de los transistores serán utilizables antes de que los fabricantes alcancen un límite fundamental. Uno de estos enfoques implicaría usar un electrón individual para representar un bit. Los electrones son más pequeños que los átomos, por lo que esta tecnología permitiría mayores aumentos dramáticos en la densidad. Otro enfoque usaría rayos de luz en lugar de corriente eléctrica para mantener los bits. Pero estos desarrollos aún están muy lejos.