Pourquoi la puissance des puces a-t-elle doublé tous les deux ans, et jusqu'à quand ?

Surtout parce que les fabricants n'ont cessé de rétrécir les transistors, et que pendant des décennies, un transistor plus petit était aussi plus rapide sans chauffer davantage. La loi de Moore, c'est l'observation que le nombre de transistors sur une puce double environ tous les deux ans, pour un coût à peine plus élevé. Ce n'est pas une loi de la physique. En 1965, Gordon Moore, directeur de la recherche chez Fairchild Semiconductor, devait prédire les dix années à venir pour le magazine Electronics. Le nombre de composants par puce doublait chaque année, a-t-il noté, et il a parié que ça continuerait. En 2015, il a reconnu que c'était « juste une extrapolation un peu folle ». En 1975, il a revu le rythme : un doublement tous les deux ans.

Deux choses ont fait tenir la courbe. D'abord, la physique jouait le jeu. En 1974, Robert Dennard, d'IBM, a montré qu'en rétrécissant, les transistors gardaient une consommation constante par unité de surface : les puces pouvaient accueillir plus d'interrupteurs sans chauffer davantage. Ensuite, les humains. L'industrie a fait de la prédiction de Moore un objectif pour planifier et orienter la recherche, et les concurrents ont couru pour l'atteindre, au point qu'on y a vu une prophétie autoréalisatrice. Aujourd'hui, une puce de la taille d'un ongle contient des milliards de transistors, avec des millions de fois la capacité des puces du début des années 1970.

Est-ce que ça peut durer ? Une partie s'est déjà arrêtée. Vers 2005-2007, la loi d'échelle de Dennard s'est effondrée : le courant de fuite a cessé de diminuer avec les transistors, et la densité de puissance s'est mise à grimper. Les fréquences d'horloge se sont figées entre 4 et 6 gigahertz, car aller plus haut ferait surchauffer la puce. Et depuis 2010 environ, les fabricants constatent un progrès légèrement plus lent que le rythme de Moore.

Leur réponse a été d'arrêter de vouloir rendre un seul cœur plus rapide, et de placer plusieurs cœurs sur la même puce pour se partager le travail. Voilà pourquoi « combien de cœurs » est devenu une question aussi importante que la fréquence d'horloge.