Intel voorziet nu zelf ook het eind van de Wet van Moore

Een transistor bestaat uit een ‘source’, de bron van de elektronen, een ‘drain’, waar de elektronen naartoe gaan en een ‘gate’, een poort die precies het verloop van de elektronenstroom door een kanaal bepaalt door het spanningsverschil tussen ‘source’ en ‘drain’ te manipuleren. Gaat er stroom door het kanaal naar de drain, dan betekent dit een 1. Komt er geen stroom door, dan leest het als een 0. De miljoenen enen en nullen vormen uiteindelijk de data binnen pc’s. Een strenge controle van de poort en het kanaalgebied is dan ook van groot belang voor de betrouwbaarheid van de data.

Tunneling
Wordt de lengte van de poort echter kleiner dan 5 nanometer, dan treedt het tunneling-effect op. Dat houdt in dat elektronen zelf door het kanaal gaan, omdat de bron en de drain te dicht op elkaar zitten. Daarbij gebruiken de onderzoekers de vergelijking met een waterval midden op een wandelpad. Als hij zo groot is dat je er niets doorheen ziet, ga je er omheen. Is er alleen een laagje mist, dan stap je daar probleemloos doorheen. Dat is precies het punt waarop de transistor niet langer betrouwbaar is als bron voor basale gegevens. De kans op spontane transmissies die niet bewust zijn geschakeld door een spanningsverschil aan te leggen, ligt namelijk rond de 50 procent, zodat niet meer te onderscheiden is tussen enen en nullen.
De grens van 5 nanometer voor de poort wordt bereikt in chips die gemaakt worden met een 16 nanometer-productieproces. De geleerden zijn het er nog niet over eens wanneer deze chips echt in productie gaan. In theorie volgen de nieuwe productieprocessen elkaar om de twee jaar op. Dit jaar is men net begonnen met het 90 nanometer--productieproces. Dat levert chips op met poorten die 37 nanometer lang zijn. Zou ook echt elke twee jaar een moderner productieproces worden geïntroduceerd, dan is de 16 nanometer-chip in 2013 aan de beurt. Dan zou de wet van Moore al 2015 zijn eind vinden. Maar, nieuwe productieprocessen worden niet meer zo snel geïntroduceerd, omdat ze op steeds ernstigere technologische barrières stuiten. Gaat men uit van een driejaarlijkse opvolging, dan is de 16 nanometer-chip in 2018 of 2019 aan de beurt, waardoor de wet van Moore inderdaad nog maar tot 2021 werkt.

Bijstellen
De houdbaarheid van de Wet van Moore wordt echter al jaren betwist door deskundigen. Opmerkelijk genoeg ook door Gordon Moore zelf. Hij stelde in 2001 al zijn Wet bij. Hij verwachtte toen dat de chipmakers tussen 2010 en 2020 niet meer in staat zullen zijn microprocessors kleiner te maken. De materialen waar de chips dan van gemaakt worden, zullen dan de dikte hebben van een atoom. En dat vereist een aanpassing van de Wet van Moore, meende Moore. De tijd waarin de verdubbeling plaatsvindt, moet dan veranderd worden van elke twee jaar naar elke vier tot vijf jaar. Dit was overigens al de tweede bijstelling van zijn Wet. Rond 1975 verdubbelde Moore de termijn waarin het aantal transistors vertweevoudigd zou worden al van een tot twee jaar.
Op de Wet van Moore wordt al jaren veel kritiek geleverd. Intel zou al sinds jaren de voorspellingen van deze formule niet meer halen. Maar dat valt wel mee. Zeker als uitgegaan wordt van de in 1975 aangepaste versie. Daarbij is de eerste chip, de 4004 die in 1971 werd uitgebracht, het beginpunt. Deze processor had 2400 transistors. Een eenvoudige rekensom leert dat in 2006 het niveau van 400 miljoen transistors bereikt moet worden. Dat heeft Intel al voor elkaar met de Itanium 2, die er 410 miljoen bevat. De Montecito, de Itanium-versie die in 2005 wordt verwacht, zal volgens Intel zelfs een miljard transistors bevatten.
Niet alleen de afmetingen van de transistors vormen een probleem voor de toekomst van de processor. Ook de warmteafgifte vormt uiteindelijk een onneembare hindernis. Stel dat de transistors nog zo ver verkleind worden dat de gate 4 nanometer meet. Dan is er zo veel energie nodig om al die transistors aan te sturen en het tunneling--effect tegen te gaan, dat de warmteafgifte daarvan niet meer te koelen is. De chip vernietigt zichzelf hiermee. De chipontwerpers zoeken en vinden op den duur ongetwijfeld alternatieven. Maar of de prestaties van de processors dan nog steeds om de twee jaar verdubbeld kunnen worden, is zeer twijfelachtig.