Kann man die Zukunft berechnen. Moores Law

„Wer in der Zukunft lesen will, 
muss in der Vergangenheit blättern“
André Malraux
Dr. Gordon Moore, Mitbegründer der Fa Intel stellte am 19.April 1965 in der Zeitschrift Electronics International eine Berechnung an, in der er versuchte einen Zusammenhang zwischen der Zeit und der Packungsdichte, also der Anzahl verbauter elektronischer Bauteile, herzustellen.
Moore erkannte, kurz nachdem der erste Integrierte Schaltkreis erfunden war, eine Gesetzmäßigkeit in der die Anzahl der verwendeten Bauteile, in einer Integrierten Schaltung, sich innerhalb von 12 Monaten verdoppelte.
Durch die intensive Entwicklung auf diesem Gebiet in den 60er Jahren, hielten Moores Beobachtungen nicht ganz stand. Die Zeit wurde deshalb später auf 18 Monate angepasst.

Waren zu Beginn, Transistoren ziemlich große Bauteile, wurden sie im Laufe der Zeit kleiner und konnten in größerer Anzahl auf der Trägerplatte „Wafer“ angebracht werden.
Dabei spielte auch die „geschickte Anordnung“ der Bauteile auf dem Wafer eine Rolle und beeinflusste die Packungsdichte.
Bildquelle: Passy`s World of Mathematics

Verlängert man den Zeitstrahl der Kurve bis etwa 1900, so lassen sich  weitere große Erfindungen des Jahrhunderts, wie z.B. die Hollerith Maschine, das Relais, das Enigma Chiffrier System, mit einiger Genauigkeit an den Graphen antragen.

Setzt man die Anzahl der Transistoren mit der Leistungsfähigkeit einer CPU gleich, so verdoppelt sich die Leistung eines Prozessors alle 18 Monate.
Für andere Komponenten eines PC’s gilt diese Gesetzlichkeit ebenso.
Diese, als „Mooresches Gesetz“ in die Physik eingegangene Erkenntnis, gilt bei der Chip Herstellung als Meilenstein für die nächste Generation neuer Integrierter Schaltkreise..

Betrachtet man die Komponenten (Transistoren, Widerstände, Verbindungen) einer Integrierten Schaltung als Stadtplan, so lässt sich für 1965 noch ein 1000 Seelendorf vorstellen.
1980 war es schon eine 1ooooo Einwohner Stadt, 1990 eine Großstadt.
Heute können wir moderne CPU’s mit Megacitys vergleichen die sich nicht nur in der Fläche ausdehnen, sondern Dreidimensional auch in die Höhe und in die Tiefe wachsen.

Intel Pentium 4 Innenstruktur 

Bedenkt man, dass heutige, moderne Smartphones so manchem Homecomputer in allen Belangen überlegen sind, kann man sich etwa die Größenordnungen vorstellen um die es geht.
Neueste Prozessor-Technologien folgen der 14-Nanometer-Technologie. Hier teilen sich 1,3 Milliarden Transistoren eine Chip-Fläche von nur 82 Quadratmillimetern.

Die Mooreschen Gesetzmäßigkeiten stoßen zumindest bei den CPU’s an ihre Grenzen. Sie sollen noch bis etwa 2020 gesichert sein.
Die inneren Strukturen werden dann zu komplex und lassen sich mit den üblichen Lithografie Verfahren nicht mehr auflösen. Transistoren haben die Größe von wenigen Molekülen und die Abstände zwischen den Bauteilen betragen einige Atome.
Für hochauflösendere Technologien sind Maßnahmen notwendig, (z.B. andere Fotolinsen, Vakuumbedingungen) deren Nutzen in keiner Relation mehr zu den Kosten stehen.
Dazu kommen thermische Probleme, denn die Prozesswärme muss abgeführt werden.

Aber wie immer, es wird weitergehen. Neue Techniken aus der der Nano Physik stehen in den Startlöchern,

Quellen:
Gordon Moore, Wikipedia,
Mooresches Gesetz, Wikipedia
Mathematische Notbeatmung für das Mooresche Gesetz
Die Wie-schnell-wird-aus-Technik-Schrott-Formel
Intel News-Room

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