Gordon Moore híres 1965-ös előrejelzésében tapasztalati megfigyelések alapján azt jósolta, hogy egy integrált áramkörön található alkotóelemek száma évente megduplázódik, amíg 1975-re el nem éri majd a 65 ezres számot. 1975-re bebizonyosodott, hogy Moore-nak igaza volt, ekkor a Moore-törvénynek elnevezett előrejelzését úgy módosította, hogy onnan számolva kétévente duplázódik majd meg a tranzisztorok száma egy chipen. Igaza lett, és az is van a mai napig. 

De vajon meddig még?

A modern mikroprocesszorokban tranzisztorok működnek, és mivel már egymilliárdnál is több apró, de teljesen egyforma egység van belőlük egyetlen lapkán, a fejlődés útja jó ideje már a mennyiségük növelése, ami szükségképp együtt jár méretük csökkentésének kényszerével, hogy továbbra is beleférjenek az eszközeinkbe.

Moore törvényének megfelelni egyre nehezebb és költségesebb. A kisebb és jobb tranzisztorokért folyó versenyben az Intel, a Samsung és a Tajvan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) vesznek részt. Jelenleg a 7 nanométeres csíkszélesség az uralkodó, de a TSMC például már bejelentette, hogy idén megkezdheti a 3 nm-es chipek gyártását, a Samsung pedig azt, hogy következő 3 nm-es csíkszélességű chipjeit új kialakítással készíti.

Az új tranzisztor-design neve nanosheet (kb. nanofilm) és egyesek szerint ez lesz az utolsó működő tranzisztor-kialakítás, amin már nem lesznek képesek tovább finomítani.

A chipekben úgynevezett MOSFET tranzisztorokat alkalmaznak, amit 1959-ben fedeztek fel, és a kialakítása nagyjából változatlan, van benne vezérlő elektróda (bázis) és még kettő, az emitter és a kollektor. 

Nagyjából úgy kell elképzelni hogy egy relatíve kis feszültség alkalmazásával megnyitható (be vagy kikapcsolható) egy - akár jóval nagyobb feszültséggel működő - áramkör. Ezt a két, akár jelentős potenciálkülönbség kerül tehát egyre közelebb egymáshoz a folyamatos miniatürizálás során. Amennyiben hiba folytán szivárgás történik (szivárgási áram indul meg, ami a szabad elektronok és lyukak kombinációjából származik) a chip melegedni fog, a fogyasztás nő, és az adott tranzisztor sosem lesz teljesen kikapcsolva, ami jelentős problémát jelent a nagy teljesítményű processzorok gyártóinak.

Új nanosheet architektúra

A legmodernebb FinFET tranzisztorokat először 2011-ben alkalmazta az Intel, és ma ezeken múlik, hogy a Moore-törvény még egyáltalán hatályban van. A közelgő 3 nm-es csíkszélességnél azonban már a FinFET-ek sem lesznek bevethetők. 

A megoldás 2006-ban a franciaországi Leti_CEA-ban született, egy sor vékony nanofilm használatával, majd az IBM Research 2017-ben tovább finomította a kialakítást, elérve, hogy az felülmúlja a FinFET-ek képességeit. A nanosheetek gyártása során az egyes rétegek vastagsága egyetlen atomrétegig szabályozottan zajlik. 

A megoldás használata valószínűleg új életet lehelhet Moore törvényébe, átemelve azt a szilícium használatának elhagyása utáni korba is, ami a mérnökök világában igazi szenzáció lenne.

Érdekesség, hogy a Moore törvényt manapság sokszor 18 hónapos időtartammal idézik, noha maga Moore többször kijelentette, hogy soha nem említett vagy írt másfél évet.

(Forrás: IEEE, Wikipédia Kép: Unsplash, Pixabay)

Ez is érdekelhet:

Az MI gyorsabban fejlődik mint Moore törvénye jósolta A Stanfordi Egyetemen megállapították, hogy az MI fejlődésére már nem igaz Moore legendás törvénye, ennek tempója ugyanis gyorsabb, mint a processzorok teljesítményének növekedése.

Itt a chipekbe integrált folyadékhűtés A chipekben jelentős hő termelődik, gondoljunk csak a nagy teljesítményű számítógépes processzorokra, és ezt a hőt valahogyan kezelni kell, el kell vezetni, ha nem akarjuk, hogy idő előtt tönkremenjen az elektronika. A folyadékhűtés nem új megoldás erre, csakhogy eddig főképp a chipeken kívül működött.

Részecskegyorsító egy chipen - és a rákbetegség elleni küzdelemben Stanfordban dolgozó tudósok egy olyan szilícium chipet hoztak létre, amely részecskegyorsítóként működhet - és csak 30 mikrométer hosszú, ami nagyjából az emberi hajszál vastagsága.