DARPA: „Moore's Law“ möglicherweise nur noch bis 2020

31.8.2013 12:29 Uhr

Dr. Robert Colwell, als Direktor der Abteilung „Integrierte Schaltungen“ bei DARPA tätig, hat auf der kürzlich zu Ende gegangenen Konferenz Hot Chips einen Vortrag über die Probleme bei der zukünftigen Einhaltung von Moore's Law gehalten. Das Mooresche Gesetz lässt sich nach seiner Einschätzung bis maximal 2022 aufrechterhalten.

Er plädiert dafür, dass es an der Zeit ist, für die Zeit nach dem Ende von Moore's Law zu planen. Dabei hält er es für wichtig, nicht nur zu ergründen, wann es vermutlich seine Gültigkeit einbüßt, sondern auch warum. Das können nach seiner Auslegung genauso gut ökonomische wie technische Gründe sein. Als einen möglichen ökonomischen Grund führt er an, dass wenn zum Beispiel Intel es nicht mehr als ökonomisch vertretbar ansieht, weiter in die Verkleinerung der Strukturbreiten zu investieren.

In seinem Vortrag „The Chip Design Game at the End of Moore's Law“ erläutert Colwell, es koste Unternehmen wie Intel oder AMD riesige Summen, um auf die nächste Generation im „Silizium-Spiel“ aufzurüsten. So koste beispielsweise die seit dem Jahr 2009 errichtete Fab 8 von Halbleiterhersteller Globalfoundries, die 2014 in Produktion gehen soll, inklusive dem angegliederten Forschungs- und Entwicklungszentrum rund acht Milliarden US-Dollar. Die Hersteller seien bisher immer in der Lage gewesen, diese Investitionen zu amortisieren, aber das sei für die Zukunft nicht unbedingt vorhersehbar. Je kleiner die Strukturbreiten, desto größer die technischen Probleme und somit auch die Kosten. Ein Ende sieht Colwell bei Strukturbreiten von sieben Nanometern, die 2020 erreicht werden sollen. Er kann sich vorstellen, dass die Hersteller auch fünf Nanometer im Jahr 2022 noch stemmen können, womit aber für Colwell das Ende von Moore's Law erreicht ist.

Sollte Intel an den Punkt kommen, wo das Unternehmen die Amortisation der Investitionen in die nächste Generation von Chips mit doppelt so vielen Transistoren wie der Vorgänger nicht mehr als gegeben ansieht, wäre das laut Colwell in sich schon das Ende des Mooreschen Gesetzes. Die Zulieferer für die Halbleiterfabriken, die ebenfalls Investitionen im Milliardenbereich tätigen müssen, um die jeweils nötigen Werkzeuge zu produzieren, würden diese Investitionen umgehend stoppen.

Colwell mahnt, die Planung der nächsten Generationen bis hinunter zum 7-nm-Prozess nicht nur von der physikalischen Machbarkeit her zu betrachten. Es stünden zwar bis 2020 enorme Probleme bei jeder Verkleinerung der Strukturbreiten an, jedoch gehe man derzeit davon aus, dass diese generell lösbar sind. Das gründet sich auch auf die Erfahrung, dass bisher immer alle Probleme auf dem Weg zur nächsten Generation zeitgerecht gelöst werden konnten. Selbst wenn die Techniker es bis auf fünf Nanometer schaffen, ohne auf unüberwindliche Hindernisse zu stoßen, könnte das finanzielle Wagnis ein früheres Aus für Moore's Law bedeuten. Das, so mahnt Colwell seine Kollegen, müsse in die Zukunftsplanung einbezogen werden.

Colwell, der in seiner Eigenschaft als einer der DARPA-Präsidenten das US-amerikanische Verteidigungsministerium in Fragen der Mikroelektronik berät, bereitet die Verantwortlichen dort auf das Jahr 2020 und einen 7-nm-Prozess als das voraussichtliche Ende von Moore's Law vor, selbst wenn er persönlich den 5-nm-Prozess als das Ende der Fahnenstange sieht.

Intels Forscher planen derzeit bereits den 10-nm-Prozess, der Ende 2015 in Angriff genommen werden soll, betonen aber gleichzeitig, noch keine klare Vorstellung über die technische Machbarkeit des 7-nm-Prozesses zu haben. Derzeit werden die Chips für Ivy Bridge und Haswell noch im 22-nm-Prozess erstellt.

Moore's Law, benannt nach Gordon Moore, einem der Gründer von Intel und im Jahr 1965 formuliert, besagt eine Verdoppelung der Transistoren auf einer gegebenen Fläche rund alle zwei Jahre voraus. Moores Grundaussage ging anfangs von 12 Monaten aus und wurde 1975 von ihm auf zwei Jahre korrigiert. Heute geht man allgemein von einem Zeitraum von 18 – 24 Monaten aus. Moore selbst geht heute auch von einem Ende des Gesetzes um das Jahr 2020 aus, während Pat Gelsinger das Ende eher um das Jahr 2019 prognostiziert. Ein Artikel im Data Center Journal geht näher auf die Konsequenzen des Endes des Mooreschen Gesetzes ein.