Je leest:

De wet van Moore is dood

De wet van Moore is dood

Auteurs: en | 1 juni 2016

De wet van Moore is aan het eind van zijn Latijn. Dat zei onder andere Mitchell Waldrop in het vaktijdschrift Nature vorig jaar. Oorzaken zijn het bereiken van de atoomgrens wat betreft dikte van stroomdraden en quantumeffecten die op deze schaal optreden. Mogelijke oplossingen zijn quantum- en DNA-computers.

LAPP-Top van Universiteit Leiden

Dit artikel is geschreven in het kader van de Pre-University Classes, een programma waarin getalenteerde 5-vwo’ers colleges kunnen volgen aan de Universiteit Leiden. Als eindopdracht schreven de leerlingen een artikel voor Kennislink. Een jury van Kennislinkredacteuren heeft het artikel van Anna Bakker & Luna Tan aangewezen als het winnende artikel.

In 1965 zag Gordon Moore dat computers steeds sneller werden. Hij ontdekte een simpel verband tussen de snelheid van de computers en de tijd. Het aantal elektronische onderdelen die er op een chip passen verdubbelt namelijk elke twee jaar. De chips worden dus elke twee jaar twee keer zo klein. Hierdoor wordt de snelheid van computers ook steeds hoger.

De verschillende ontwikkelingen in processors laten rond het jaar 2004 een stagnatie zien. Vergroot voor meer uitleg.

Tegenwoordig geldt de wet van Moore nog steeds. Dit komt doordat chipfabrikanten zich expres aan de wet houden. De wet is namelijk een handige richtlijn om de snelheid van de verschillende elektronica op elkaar af te stemmen. Een computer waarvan het toetsenbord veel sneller werkt dan het beeldscherm, werkt bijvoorbeeld niet goed. Maar waarom is het nu dan toch over met de wet van Moore?

Het euvel met de wet van Moore

Om te beginnen worden de stroomdraadjes op een chip steeds dunner als de chips steeds kleiner worden. Op dit moment zijn de draadjes slechts honderd nanometer dik. We kunnen de draadjes dus nog zes keer verkleinen voordat ze de dikte hebben van een atoom, want een atoom is ongeveer één nanometer dik. Daarna is het niet meer mogelijk om de draden te verkleinen. Atomen kan je namelijk niet zo maar in tweeën hakken: ze gaan dan kapot, net zoals een ballon die je doormidden probeert te snijden.

Miljarden transistors gepropt op een oppervlak van pakweg 2 bij 2 centimeter. Ze zijn dan ook onzichtbaar voor het blote oog. Alleen de grove structuren van de chip (bijvoorbeeld cores en geheugen) zijn te ontwaren.
Advanced Micro Devices, Inc. (AMD)

Maar er is nog iets anders aan de hand. Een stroomdraad van één atoom dik doet heel andere dingen dan een ‘normale’ stroomdraad. Bij normale stroomdraden bepaalt het materiaal hoe goed de draad geleidt, hoe goed hij stroom doorgeeft. Koper geleidt bijvoorbeeld net iets beter dan ijzer en plastic geleidt heel slecht, dus gebruik je dat niet als stroomdraad. Maar bij draden van maar één atoom dik geleiden alle materialen even goed. Dit geeft dus ook allerlei problemen met elektronica op een chip.

De oplossing

Op dit moment worden er al allerlei nieuwe technieken bedacht om computers toch nog sneller te maken. Zo’n nieuwe techniek is bijvoorbeeld de 3D-chip, die op dezelfde manier werkt als een gewone chip, maar dan in drie dimensies in plaats van twee. Helaas is de 3D-chip slechts een tijdelijke oplossing, aangezien de draadjes bij deze chip ook snel te dun zullen worden.

Er zijn inmiddels ook al andere oplossingen bedacht zoals DNA-computers, die informatie op dezelfde manier opslaan als dat in je lichaam gebeurt. En quantumcomputers, die meerdere opdrachten tegelijk kunnen uitvoeren, in plaats van na elkaar. Zo kunnen deze quantumcomputers taken veel sneller uitvoeren. Maar deze oplossingen zijn op dit moment alleen nog toekomstmuziek.

De prognose

Kortom, de wet van Moore is binnenkort niet meer vol te houden. Op de korte termijn zullen we er nog niet zo veel van merken. Het duurt immers nog twaalf jaar voordat het definitief over is met de wet. Voordat het zover is, is het dus belangrijk dat we nieuwe technieken vinden die het stokje kunnen overnemen van de ‘gewone’ chip. Wie weet heb je over twintig jaar wel een quantum- of DNA-computer op je bureau staan.

Bronnen

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 juni 2016

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.