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18.04.2015 08:30

50 Jahre „Moore‘s Law“: Motor für Computerbranche

Keine Regel hat die Technologie-Entwicklung und das Computer-Zeitalter so geprägt wie der als Mooresches Gesetz berühmt gewordene Grundsatz, wonach sich etwa alle 18 Monate die Komponenten auf einem Chip verdoppeln. Begonnen hat alles mit einem Fachartikel in einer Elektronik-Zeitschrift vor 50 Jahren, seither treibt das nach dem Chemiker und Physiker Gordon Moore benannte Gesetz die Computer- und IT-Industrie weltweit an. Und ein Ende ist vorerst nicht in Sicht, auch wenn die Halbleiterbranche langsam an die physikalischen und finanziellen Grenzen der Prozessor-Technik stößt.

Moore gehörte damals zu den Gründungsmitgliedern des heute weltgrößten Chipkonzerns Intel. Mit der Produktion von Mikroprozessoren betrat er zusammen mit dem Physiker Bob Noyce und dem Chemiker Andy Grove Mitte der 1960er-Jahre absolutes Neuland. Etwa drei Jahre vor der Gründung des heutigen Weltkonzerns erschien in der Zeitschrift "Electronics" am 19. April 1965 ein Fachartikel von Moore über die Chipproduktion, der das Prinzip begründete.

Dort sagte Moore eine ständige Leistungssteigerung der Mikroprozessoren bei sinkenden Kosten vorher. Die Prognose war zunächst gar nicht als "Gesetz" formuliert und wurde von Moore später noch etwas verändert. Demnach verdoppelt sich bei gleichzeitig sinkenden Preisen die Zahl der auf einem Mikroprozessor verbauten Transistoren - und damit je nach Design auch ungefähr die Leistung eines Chips - alle eineinhalb bis zwei Jahre.

Als Faustregel hat der Grundsatz bis heute Bestand und treibt die Entwicklung immer kleinerer und leistungsfähigerer Geräte voran. Firmen wie Apple, HP und Samsung können sich bei ihren Designs darauf verlassen, dass Chips - wie einem Naturgesetz folgend - ständig kleiner und leistungsfähiger werden.

Schrittgeber für Innovation
Er habe eigentlich eine von ihm beobachtete Entwicklung in der Halbleiter-Produktion beschreiben wollen, dass Chips immer günstiger hergestellt werden könnten, sagte Moore unlängst. Einer seiner Kollegen habe es dann später "Moore's Law" genannt, "ein Name, der weit hinter allem liegt, das ich damals glaubte voraussehen zu können". Mit der Zeit hätten es die verschiedenen Partner in der Computerindustrie als einen Schrittgeber für Innovationen verstanden, den man einhalten müsse, um nicht technologisch zurückzufallen. "So entwickelte sich Moore's Law von einer Maßeinheit für das, was geschehen ist, zu etwas wie dem Antrieb der Industrie."

Bereits in den 90er-Jahren wurde darüber diskutiert, wann die Entwicklung von immer kleineren Prozessoren einmal an ihre physikalischen Grenzen stoßen würde. Aktuellen Schätzungen zufolge könnte es 2020 so weit sein - Transistoren sollen dann auf die Größe eines einzigen Atoms geschrumpft sein. In den vergangenen Jahren war es mit immer wieder verfeinerten Verfahrenstechniken und neuen Lithographie-Techniken gelungen, die Chips bis in den niedrigen Nanometer-Bereich (ein Nanometer entspricht einem Milliardstel Millimeter) zu schrumpfen.

Zur Veranschaulichung: Intels aktuelle Prozessorarchitektur Broadwell hat Strukturbreiten von 14 Nanometer und vereint rund 1,3 Milliarden Transistoren auf einer Fläche von 131 Quadratmillimetern. Der erste Intel-Prozessor fasste noch 2.300 Transistoren.

Erster Intel-Prozessor zufällig entstanden
Dass dieser das Fundament für künftige Computer-Chips bilden sollte, war dabei nur einem Zufall geschuldet: Intel sollte für die japanische Firma Nippon Calculating Machine Corporation einen Chip für eine neue Rechenmaschine bauen. Der Auftraggeber legte gleich die Architekturpläne für die Chips mit bei. Anders als von Nippon gewünscht, hatten zwei Intel-Ingenieure aber den Plan für einen leistungsfähigeren Prozessor - und realisierten ihn.

Intel kaufte später die Rechte an dem Design seinem Kunden wieder ab - sonst würde das Unternehmen aus Santa Clara in Kalifornien heute wohl kaum noch eine große Rolle spielen. Im Herbst 1971 kam schließlich Intels erster serienreifer Mikroprozessor 4004 heraus, der den Siegeszug des Personal Computers und der x86er-Prozessoren begründen sollte, die noch immer in über 80 Prozent aller PCs weltweit verbaut sind.

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