Nieuwsbrief

Blijf wekelijks op de hoogte van het beste uit De Kennis van Nu en het laatste nieuws!

MELD JE AAN
Nanoscience computing facility

Vijftig jaar lang is de Wet van Moore de drijvende kracht geweest achter de ontwikkeling van computers, laptops, smartphones en tablets. Elke twee jaar verdubbelde de rekenkracht van je thuiscomputer. Maar de computerchipindustrie zelf stuurt de wet nu met pensioen.

De Amerikaan Gorden Moore, mede-oprichter van chipfabrikant Intel, voorspelde in 1965 dat elk jaar het aantal transistoren op een chip zou verdubbelen. In 1975 stelde hij zijn voorspelling bij tot een verdubbeling elke twee jaar. Hierdoor zouden computers elke twee jaar tweemaal zo snel worden. En zo is het sinds 1975 gegaan.

De Wet van Moore is geen natuurkundige wet. Wat Moore oorspronkelijk als een beschrijving had bedoeld, werd steeds meer een doel dat de chipindustrie per se wilde halen. Begin maart gaat de internationale chipindustrie echter bekend maken dat ze officieel afstappen van de Wet van Moore als drijvende kracht. Dat doen ze in een ‘roadmap’ die ze elke twee jaar presenteren. De nieuwe roadmap, met de nieuwe naam International Roadmap for Devices and Systems, geldt voor na 2020.

Wet van Moore

Te heet

De redenen om officieel af te stappen van de Wet van Moore als doel voor de computerchipontwikkeling zijn natuurkundig, economisch en technologisch van aard. 

Elektrische stroompjes genereren warmte en die warmte moet afgevoerd worden. Omdat computerchips steeds meer transistoren op een klein oppervlak gepropt kregen, begon warmte-ontwikkeling een obstakel te worden. Dat is de reden dat de kloksnelheid van processoren al sinds 2004 is gestagneerd. 

Door vier of acht processoren parallel te gebruiken, probeerden computerfabrikanten de Wet van Moore nog te redden, maar dat lukte maar ten dele. Lang niet alle computerprogramma’s laten zich perfect parallel programmeren zodat alle vier of acht de chips optimaal gebruikt worden.

Te klein, te duur

Ten tweede worden de in de chips geëtste elektronische schakelingen na 2020 zo klein (lijntjes van 14 nanometer voor de meest fancy chips van nu, en 9 nanometer rond 2020) dat kwantumeffecten roet in het eten gaan gooien. Dat maakt chips met structuren van slechts enkele nanometers minder betrouwbaar. 

Daarnaast vereiste elke nieuwe generatie computerchips nieuwe lithografietechnieken om elektronische schakelingen in silicium te schrijven. De ontwikkelingskosten hiervoor beginnen inmiddels te hoog te worden om de Wet van Moore nog langer vol te houden. 

Tenslotte zijn computerchips steeds meer in mobiele toepassingen terecht gekomen, zoals smartphones en embedded sensoren. Zulke toepassingen stellen heel andere eisen aan de chips dan de traditionele thuiscomputer.

De toekomst is specifiek

Innovatie van computerchips zal ook na de Wet van Moore gewoon doorgaan, maar die zal minder op het terrein van rekensnelheid liggen. Volgens de nieuwe roadmap gaat de computerchipindustrie zich meer richten op specifieke chips voor specifieke toepassingen in plaats van op one size fits all-chips, zoals nu. De toepassingen worden leidend, niet de rekensnelheid op zich.

Drie nieuwe speerpunten worden energiezuinigheid, connectiviteit (het communiceren met andere chips) en beveiliging tegen cyberaanvallen en diefstal van data. Deze transformatie lijkt op die van de vliegtuigindustrie. Een Boeing-747 van nu vliegt niet sneller dan eentje van veertig jaar geleden. Toch is het een heel ander vliegtuig: lichter, zuiniger, automatischer en veiliger. 

Wie weet gaat het einde van de Wet van Moore de ontwikkeling van nieuwe typen computers versnellen: computers met 3D-chips (nog het meest in lijn met de Wet van Moore voor 2D-chips), optische computers, neuromorphic computers, computers gebaseerd op spintronica in plaats van elektronica, of chips van nieuwe materialen zoals grafeen. En natuurlijk de magische kwantumcomputer. Het wachten is op het moment dat prototypen van deze exotische chips klaar zijn voor de sprong in het diepe van onze informatiemaatschappij.

Wetenschapsjournalist Bennie Mols vertelde over dit onderwerp in het radioprogramma De Ochtend:

Bennie Mols: Het einde van de Wet van Moore

Bennie Mols: Het einde van de Wet van Moore