Ein Wegweiser in der Halbleiter-Entwicklung Was ist das Mooresche Gesetz?

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Das so genannte Mooresche Gesetz begleitet die Halbleiter-Industrie nun mehr als fünfzig Jahre. Es eignet sich einfach zu gut, um die Dynamik dieser Industrie für eine breite Öffentlichkeit in den Blick und auf den Punkt zu bringen.

Der Miniaturisierungs-Wettlauf in der Mikroelektronik hat schon immer Spekulationen angeregt, wie weit die „Chip-Bonsais“ sich noch verkleinern lassen. Ist bei Transistoren auf Atomebene endgültig Schluss oder geht es technologisch fast nahtlos weiter in die Quantenwelt mit ihren oft kontraintuitiven Gesetzmäßigkeiten?

Gesetz oder Faustregel?

In diesem Zusammenhang wird dann oft auch über das so genannte Mooresche Gesetz spekuliert. Tatsächlich ist dieses „Gesetz“ eine Art technologische und finanzielle Faustregel, die in den 1960er Jahren Gordon Moore, der damalige Forschungs- und Entwicklungschef der Halbleiter-Produktionsfirma Fairchild, formuliert hat, um die Entwicklungsschritte in der Halbleiterindustrie zu quantifizieren. Die Anzahl der Transistoren pro Flächeneinheit (Integrationsdichte) verdopple sich ungefähr alle zwei Jahre, so Moores Überschlagsrechnung.

Letztlich ging es Moore, der wenig später zu einem der Gründer des Halbleiterriesen Intel werden sollte, vor allem darum, mit seiner Faustregel Investoren für die kapitalhungrige Halbleiterindustrie anzulocken.

Andere Halbleiterspezialisten aus dem Dunstkreis von Moore haben seine Faustregel seinerzeit weiter ausdifferenziert: So stellte Robert Dennard einen Zusammenhang zwischen den stetig kleiner werdenden Transistoren, höheren Taktfrequenzen und dem Stromverbrauch her, während Fred Pollak die Regel aufstellte, dass ein Mikroprozessor um den Faktor „Wurzel aus 2“ mehr leisten könne, wenn sich seine Komplexität verdopple.

Mehr noch: Eigentlich ist es wie immer das mathematische und computertechnische Universalgenie Johann von Neumann, das schon lange vor Moore festgestellt hat, dass sich die Kapazität der Schaltkreise seit 1945 (!) jährlich verdoppelt hat.

Eher eine technologisch-ökonomische Beobachtung

Nun sollen mit diesen Bemerkungen in keiner Weise die Leistungen von Gordon Moore, der übrigens diesem Jahr im Alter von 94 Jahren verstorben ist, geschmälert werden. Im Gegenteil, Moore hat für die Halbleiter- und Computerindustrie technologisch und ökonomisch Großes geleistet; auch durch die Sogwirkung, die sein „Gesetz“ auf Entwickler sowie private und nicht zuletzt auch staatliche Investoren ausgeübt hat.

Nur ist Moores „Gesetz“ das Gegenteil von einem Naturgesetz, weil es eher eine Gesetzmäßigkeit in der Entwicklung der Produktivkräfte in ihrem Zusammenspiel von Entwicklergenie und Geld gebendem Investorenkapital widerspiegelt. Weil das so ist, wird diese von Gordon Moore ausgesprochene technologisch-ökonomische Gesetzmäßigkeit auch nicht durch rein naturgesetzliche Erscheinungen obsolet gemacht, sondern – wenn überhaupt – durch neue Erfindungen oder ganz neue ökonomische Interessen der Menschheit, die wir jetzt überhaupt noch nicht voraussehen.

Neue Architekturen und neue Werkstoffe bei Schaltkreisen

Derzeit sieht es allerdings nicht so aus, dass die von Moore postulierte Faustregel obsolet ist oder gar ein genau bestimmbares Haltbarkeitsdatum hat. Das Jahr 2029 steht da zuweilen im Raum, warum auch immer.

Es dürfte anders kommen: Durch architektonische Weiterentwicklungen in der Halbleitertechnik, zum Beispiel durch 3D-Komponenten, neue Werkstoffe und neue Integrationsmethoden, besteht die Mooresche Faustregel tendenziell weiter, auch wenn sich eventuell die quantitativen Annahmen verändern.

Womöglich geht es sogar noch schneller voran. Gordon Moore hatte jedenfalls ein entspanntes Verhältnis zu „seinem Gesetz“. So meinte er im Jahr 2003 auf einer Konferenz in San Francisco mit einer Prise Ironie in seiner Prognose: „Nichts Exponentielles dauert ewig, aber man kann Ewigkeit durchaus verschieben“.

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