Suchen

Ein kleiner Einblick in die Halbleiterfertigung 50 Jahre Moore’s Law

| Autor / Redakteur: Sophia Wittrock in Kooperation mit Intel / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

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.

Firma zum Thema

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)

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.

Bildergalerie

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 Monaten 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?

Autos

Ausgehend vom Jahr 1965 würde eine Tankfüllung im Jahr 2015 ein Leben lang reichen.

Häuser

Ein Hochhaus würde so viel kosten wie ein aktueller PC. Wäre das Hochhaus im gleichen Maß gewachsen, wäre es heute 35 Mal so hoch wie der Mount Everest.

Reisen

Während die Reise zum Mond 1969 drei Tage dauerte, würde sie heute – skalierend nach Moore’s Law - in einer Minute vorüber sein. Ein Flug von New York nach Neuseeland würde so viel Zeit in Anspruch nehmen wie das Schließen des Sicherheitsgurts.

IT

Hätte man damals ein Telefon mit der Leistung eines aktuellen Android-Smartphone bauen wollen, wäre allein der Prozessor so groß wie ein PKW-Parkplatz geworden. Verglichen mit dem Intel 4004 Prozessor ist eine aktuelle Intel CPU in 14 nm Technologie 3500 mal so leistungsfähig, 90.000 mal so effizient und kostet nur noch ein Sechzigtausendstel.

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.

Artikelfiles und Artikellinks

(ID:43460723)