50 Jahre Mooresches Gesetz: Die Formel für die digitale Revolution

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Laptops so groß wie Tennisplätze und das erste Handy frühestens im 22. Jahrhundert: Ohne die exponentiell steigende Rechenleistung von Computerchips wäre unsere Welt aktuell nur Science Fiction. Vor 50 Jahren postulierte Gordon Moore das Gesetz zur digitalen Revolution.


Von Kolonien auf dem Mars mag die Menschheit noch weit entfernt sein, die technologischen Fortschritte der vergangenen Jahrzehnte sind dennoch atemberaubend. Wie selbstverständlich nehmen wir es hin, dass digitale Geräte Jahr für Jahr kompakter, leistungsfähiger und günstiger werden. Im Vergleich zur rasenden Entwicklung vom ersten Großrechner bis zum Smartphone stellt sich schon die Frage, warum es im Luftraum nicht längst vor fliegenden Elektroautos wimmelt.

Beschreibung und Triebfeder dieser digitalen Revolution in einem ist das Mooresche Gesetz. Am 19. April 1965 schrieb der Halbleiter-Pionier Gordon Moore in der Zeitschrift „Electronics“ mit Blick auf die bisherige Entwicklung, dass sich die Anzahl der Schaltkreiskomponenten auf einem integrierten Schaltkreis jedes Jahr verdoppelt. Später korrigierte der Mitbegründer der Firma Intel die Zeitspanne auf zwei Jahre. Intel-Manager David House formulierte das Gesetz später zur laienfreundlicheren Aussage um, die Rechenleistung von Chips würde sich alle 18 Monate verdoppeln.

Vom Ei zum Huhn

Moores Vorhersage sollte sich in den folgenden Jahrzehnten als erstaunlich zutreffend erweisen. Allerdings handelt es sich natürlich nicht um ein Naturgesetz, vielmehr um eine sich selbst erfüllende Prophezeiung. Erfahrung und gute Beobachtung zur Entwicklung der Halbleiter-Industrie in den ersten Jahren hätten die Grundlage für Moores Aussage gelegt, meint Michael Bollerott vom Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS. Dann aber hätten die Hersteller sich lange Zeit bemüht, damit Schritt zu halten. Allein Marktführer Intel investiert jährlich rund zehn Milliarden US-Dollar in Forschung und Entwicklung. „Ein signifikanter Anteil davon wird verwendet, um das Mooresche Gesetz am Leben zu halten“, sagt Pressesprecher Florian Ranner.

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Würde die Welt aber tatsächlich so viel anders aussehen, hätte sich der Wachstumsboom aus den Anfangsjahren auf eine Verdoppelungsrate von fünf oder zehn Jahren verlangsamt? Sagen wir es so: Willkommen in der digitalen Bronzezeit. „Ihr Handy, das Sie heute selbstverständlich mit sich herumtragen und benutzen, würde es erst in 100 oder gar erst einigen 100 Jahren geben“, erklärt Bollerott. Ranner beschwört das Bild eines Notebooks herauf, „so groß wie ein Tennisplatz, um all die Transistoren unterzubringen. Seine Batterielebensdauer würde nur Minuten betragen“. Das Internet wäre nie entstanden, globaler Handel quasi unmöglich.

Die Grenze ist das Atom

Die Technik, die diese Schreckensszenarien obsolet gemacht hat, ist wahrhaft ehrfurchtgebietend. Der erste 1947 von den Bell Laboratories gebaute Transistor konnte noch per Hand montiert werden. Heute passen bis zu 4000 Transistoren auf die Breite eines menschliches Haares, sie sind rund viermal kleiner als ein Influenzavirus. Würde man die Transistoren mit bloßem Auge sehen wollen, müsste der Chip größer sein als ein Haus. Um immer mehr Transistoren auf einem Siliziumplättchen unterzubringen, werden sie wie bei Intels 3D-Tri-Gate-Modell mittlerweile nicht nur flach per Belichtung aufgebracht, sondern auch in die Höhe gebaut. Der Miniaturisierung sind jedoch physikalische Grenzen gesetzt. Ungefähr zum Jahr 2020 werden Transistoren nur noch aus einem oder wenigen Atomen bestehen, was ganz neue technische Probleme aufwirft. So arbeitete ein 2012 aus einem einzigen Phosphoratom konstruierter Transistor nur bei minus 270 Grad Celsius.

Zum 50. Jubiläum scheinen die Tage des Mooreschen Gesetzes also allmählich gezählt zu sein. Die bisherige Wachstumsrate ist aus Sicht von Fraunhofer-Experte Bollerott nur noch wenige Jahre durchzuhalten. „Man merkt jetzt schon, dass die Zyklen länger werden und die Entwicklungszeiten nicht mehr das gleiche Tempo haben wie vor zehn Jahren“. Zum Glück sind aber zumindest im Alltag dem menschlichen Bedürfnis nach Rechenleistung ebenfalls natürliche Grenzen gesetzt. „Ein Handy mit zwei oder vier Prozessoren ergibt noch Sinn, aber was wollen Sie mit einem, das 16 Stück hat?“, gibt Bollerott zu bedenken. „Sie können einfach nicht schneller sprechen oder lesen, als das heute der Fall ist.“

Quelle: n-tv.de

Bilder: Flickr/Takashi Hososhima/CC; Pixabay

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