Halbleiterfertigung

50 Jahre mit Moore’s Law

| Autor / Redakteur: Intel / Sophia Wittrock

Gordon Moore gründete mit Andy Grove und Robert Noyce 1968 die Firma Intel
Gordon Moore gründete mit Andy Grove und Robert Noyce 1968 die Firma Intel (Bild: Intel Corporation)

Gordon Moore, der Mitgründer der Firma Intel, wollte vor 50 Jahren die Trends der damaligen Produktionstechnik für Halbleiter beschreiben und wagte eine Prognose für die nächsten zehn Jahre. Heute finden Chiphersteller nach wie vor Mittel und Wege, um die prophezeite Verdoppelung der Komponenten auf einem Chip innerhalb von etwa zwei Jahren zu realisieren.

Als Gordon Moore 1965 in der Zeitschrift Electronics seine Beobachtungen zu Trends in der damals noch jungen Halbleiterindustrie veröffentlichte, war es ein Artikel unter vielen.

Sicher, der Doktor der Physik und Chemie war kein Unbekannter in der Branche, nachdem er zunächst Fairchild Semiconductor und dann, zusammen mit Andy Grove und Robert Noyce, das Unternehmen Intel gegründet hatte. Doch im Prinzip ging es in Moores Artikel um eine hypothetische Betrachtung der Fortschritte im Herstellungsprozess von integrierten Schaltungen.

Damals ging Moore davon aus, dass die Fortschritte in der Halbleiterherstellung jedes Jahr die doppelte Anzahl an Transistoren auf einer Flächeneinheit möglich machen würden. Genauer ging es um die optimale Menge an Komponenten pro Flächeneinheit. Bei höherer Komponentendichte stieg (und steigt) der Ausschuss, so dass es in jeder neuen Fertigungsgeneration eine bestimmte Menge an Komponenten gibt, die den idealen Spagat zwischen Funktionsdichte und Anzahl der nutzbaren Chips darstellen.

Dieses „was-wäre-wenn“ Szenario dehnte Moore auf die nächsten zehn Jahre aus und erklärte auch, wie die seiner Ansicht nach auftretenden Probleme durch technische Innovationen gelöst werden konnten. Vom Mooreschen Gesetz sprach damals noch niemand.

Erst zehn Jahre später prägte der Pionier der modernen Mikroelektronik Carver Mead den Begriff, nachdem Gordon Moore die Zeitspanne von zwölf Monate auf etwa zwei Jahre korrigiert hatte. Moore und Mead gaben der rasant wachsenden Halbleiterindustrie, die die Welt revolutionieren sollte, ihre goldene Regel für die Zukunft.

10 Milliarden Transistoren pro Sekunde

Mittlerweile blickt die Welt auf 50 Jahre Moore’s Law zurück und zum Erstaunen Vieler ist das Gesetz noch immer gültig. Aus den 64 Transistoren, die Moore 1965 auf einer integrierten Schaltung untergebracht hatte (doppelt so viele wie im Jahr davor), sind bei einem Intel Core Prozessor der vierten Generation 1,4 Milliarden Transistoren geworden.

Der erste Intel Prozessor, der legendäre 4004, kam 1971 noch mit 2.300 Transistoren aus. Allein in den Intel-eigenen Produktionsstätten (Fabs) werden heute pro Sekunde 10 Milliarden Transistoren erzeugt. Um diesen Wert zu erreichen, waren rasante Fortschritte in der Fertigungstechnik notwendig.

Die zahlreichen Vergleiche, in denen diese Technikrevolution mit anderen Branchen ins Verhältnis gesetzt wird (siehe Kasten), geben nur einen unvollkommenen Überblick. Welche Fertigungstiefe nötig ist, um Produktionsprozesse in atomaren Größen zu beherrschen, ist schlichtweg unvorstellbar. Selbst die Anfänge der Chip-Herstellung, in denen die Produktstrukturen noch mit bloßem Auge zu erkennen waren, hatten schon lange nichts mehr mit den schier mittelalterlichen Methoden zu tun, die ihr Erfinder, der Pole Jan Czochralski, im Jahr 1916 verwendete.

Ergänzendes zum Thema
 
Was wäre, wenn Moore’s Law auch in anderen Branchen gelten würde?

Er hatte versehentlich seine Füllfeder nicht in Tinte sondern in geschmolzenes Zinn getaucht. Als er den Füller herauszog, lief von seinem Ende ein dünner Zinnfaden in den Topf. Czochralski konnte beweisen, dass der Zinnfaden monokristallin war und stellte monokristalline Metalle von einem Millimeter Durchmesser und bis zu 150 cm Länge her.

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