Moores Gesetz
Was ist das Mooresche Gesetz?
Das Mooresche Gesetz bezieht sich auf Moores Auffassung, dass sich die Anzahl der Transistoren auf einem Mikrochip alle zwei Jahre verdoppelt, obwohl die Kosten für Computer halbiert werden. Laut Moores Gesetz können wir davon ausgehen, dass die Geschwindigkeit und Leistungsfähigkeit unserer Computer alle paar Jahre zunimmt, und wir werden weniger dafür bezahlen. Ein anderer Grundsatz von Moores Gesetz besagt, dass dieses Wachstum exponentiell ist.
Die zentralen Thesen
- Das Mooresche Gesetz besagt, dass sich die Anzahl der Transistoren auf einem Mikrochip etwa alle zwei Jahre verdoppelt, während die Kosten für Computer halbiert werden.
- 1965 machte Gordon E. Moore, der Mitbegründer von Intel, diese Beobachtung, die zum Mooreschen Gesetz wurde.
- Ein weiterer Grundsatz des Mooreschen Gesetzes besagt, dass das Wachstum von Mikroprozessoren exponentiell ist.
Das Mooresche Gesetz verstehen
1965postulierte Gordon E. Moore, Mitbegründer vonIntel (NASDAQ: INTC ), dass sich die Anzahl der Transistoren, die in eine gegebene Raumeinheit gepackt werden können, etwa alle zwei Jahre verdoppeln wird.1 Heute jedoch erfolgt die Verdoppelung der installierten Transistoren auf Siliziumchips schneller als alle zwei Jahre.
Hintergrund
Gordon Moore nannte seine Beobachtung weder „Moore’s Law“, noch wollte er ein „Gesetz“ schaffen. Moore machte diese Aussage auf der Grundlage neuer Trends in der Chipherstellung bei Intel. Schließlich wurde aus Moores Einsicht eine Vorhersage, die wiederum zur goldenen Regel, bekannt als Moores Gesetz, wurde.
Von der Vorhersage zur Wahrheit
In den Jahrzehnten nach der ursprünglichen Beobachtung von Gordon Moore leitete das Mooresche Gesetz die Halbleiterindustrie bei der langfristigen Planung und Festlegung von Zielen für Forschung und Entwicklung (F&E). Das Mooresche Gesetz war eine treibende Kraft für technologischen und sozialen Wandel, Produktivität und Wirtschaftswachstum, die Kennzeichen des späten 20. und frühen 21. Jahrhunderts sind.
Das Mooresche Gesetz besagt, dass Computer, Maschinen, die auf Computern laufen, und Rechenleistung mit der Zeit kleiner, schneller und billiger werden, da Transistoren auf integrierten Schaltkreisen effizienter werden.
Moores Gesetz in Aktion: Du und ich
Vielleicht haben Sie (wie ich) die Notwendigkeit erlebt, häufiger einen neuen Computer oder ein neues Telefon zu kaufen, als Sie wollten – sagen wir alle zwei bis vier Jahre – entweder weil es zu langsam war, keine neue Anwendung ausführen konnte oder weil es andere Gründe. Dies ist ein Phänomen des Mooreschen Gesetzes, das wir alle ziemlich gut kennen.
Fast 60 Jahre alt;Immernoch stark
Mehr als 50 Jahre später spüren wir die nachhaltige Wirkung und den Nutzen des Mooreschen Gesetzes in vielerlei Hinsicht.
Computer
Wenn Transistoren in integrierten Schaltkreisen effizienter werden, werden Computer kleiner und schneller. Chips und Transistoren sind mikroskopische Strukturen, die Kohlenstoff- und Siliziummoleküle enthalten, die perfekt ausgerichtet sind, um den Strom schneller entlang des Stromkreises zu bewegen. Je schneller ein Mikrochip elektrische Signale verarbeitet, desto effizienter wird ein Computer. Die Kosten für Computer mit höherer Leistung sind jährlich gesunken, teilweise aufgrund niedrigerer Arbeitskosten und niedrigerer Halbleiterpreise.
Elektronik
Praktisch jede Facette einer Hightech-Gesellschaft profitiert vom Mooreschen Gesetz in Aktion. Mobile Geräte wie Smartphones und Computer-Tablets würden ohne winzige Prozessoren nicht funktionieren; Auch Videospiele, Tabellenkalkulationen, genaue Wettervorhersagen und GPS (Global Positioning Systems) würden dies nicht tun.
Alle Sektoren profitieren
Darüber hinaus verbessern kleinere und schnellere Computer Transport, Gesundheitswesen, Bildung und Energieerzeugung – um nur einige der Branchen zu nennen, die aufgrund der zunehmenden Leistung von Computerchips Fortschritte gemacht haben.
Das bevorstehende Ende des Mooreschen Gesetzes
Experten sind sich einig, dass Computer irgendwann in den 2020er Jahren an die physikalischen Grenzen des Mooreschen Gesetzes stoßen sollten. Die hohen Temperaturen von Transistoren würden es schließlich unmöglich machen, kleinere Schaltungen zu erstellen. Dies liegt daran, dass das Abkühlen der Transistoren mehr Energie benötigt, als die Energiemenge, die bereits durch die Transistoren fließt. In einem Interview aus dem Jahr 2007 gab Moore selbst zu, dass „… die Tatsache, dass Materialien aus Atomen bestehen, die grundlegende Einschränkung ist und nicht so weit entfernt ist… Wir stoßen an einige ziemlich grundlegende Grenzen, also eine davon Tage werden wir aufhören müssen, die Dinge kleiner zu machen.“
Verbunden, für immer ermächtigt?
Die Vision einer endlos ermächtigten und vernetzten Zukunft bringt sowohl Herausforderungen als auch Vorteile mit sich. Schrumpfende Transistoren haben seit mehr als einem halben Jahrhundert Fortschritte in der Computertechnologie vorangetrieben, aber bald müssen Ingenieure und Wissenschaftler andere Wege finden, um Computer leistungsfähiger zu machen. Anstelle physischer Prozesse können Anwendungen und Software dazu beitragen, die Geschwindigkeit und Effizienz von Computern zu verbessern. Cloud Computing, drahtlose Kommunikation, das Internet der Dinge (IoT) und Quantenphysik könnten alle eine Rolle bei der Zukunft der Computertechnologie-Innovation spielen.
Trotz der wachsenden Bedenken hinsichtlich Datenschutz und Sicherheit können uns die Vorteile immer intelligenterer Computertechnologie langfristig gesünder, sicherer und produktiver machen.
Das Unmögliche schaffen?
Vielleicht ist die Vorstellung, dass sich das Mooresche Gesetz seinem natürlichen Tod nähert, am schmerzlichsten bei den Chipherstellern selbst präsent; da diese Unternehmen vor der Aufgabe stehen, immer leistungsfähigere Chips gegen die Realität der physischen Chancen zu bauen. Sogar Intel konkurriert mit sich selbst und seiner Branche, um das zu schaffen, was letztendlich möglicherweise nicht möglich ist.
Im Jahr 2012 konnte Intel mit seinem 22-Nanometer (nm)-Prozessor damit prahlen, die weltweit kleinsten und fortschrittlichsten Transistoren in einem Massenprodukt zu haben. 2014 brachte Intel einen noch kleineren, leistungsstärkeren 14-nm-Chip auf den Markt; und heute kämpft das Unternehmen damit, seinen 10-nm-Chip auf den Markt zu bringen.
Für die Perspektive ist ein Nanometer ein Milliardstel Meter, kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. Der Durchmesser eines Atoms reicht von etwa 0,1 bis 0,5 Nanometer.
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Mooresche Gesetz?
1965 postulierte George Moore, dass sich etwa alle zwei Jahre die Zahl der Transistoren auf Mikrochips verdoppeln wird. Dieses Phänomen, das gemeinhin als Mooresches Gesetz bezeichnet wird, deutet darauf hin, dass der Rechenfortschritt im Laufe der Zeit deutlich schneller, kleiner und effizienter wird. Weithin als eine der charakteristischen Theorien des 21. Jahrhunderts angesehen, hat das Mooresche Gesetz erhebliche Auswirkungen auf die Zukunft des technologischen Fortschritts – zusammen mit seinen möglichen Grenzen.
Wie hat sich das Moore’sche Gesetz auf das Computing ausgewirkt?
Das Mooresche Gesetz hat einen direkten Einfluss auf den Fortschritt der Rechenleistung. Konkret bedeutet dies, dass Transistoren in integrierten Schaltkreisen schneller geworden sind. Transistoren leiten Elektrizität, die Kohlenstoff- und Siliziummoleküle enthalten, die den Strom schneller durch den Stromkreis leiten können. Je schneller der integrierte Schaltkreis Strom leitet, desto schneller arbeitet der Computer.
Geht das Mooresche Gesetz zu Ende?
Laut Expertenmeinung wird das Mooresche Gesetz voraussichtlich in den 2020er Jahren auslaufen. Dies bedeutet, dass Computer voraussichtlich an ihre Grenzen stoßen, da Transistoren bei immer höheren Temperaturen nicht in kleineren Schaltkreisen arbeiten können. Dies liegt daran, dass das Kühlen der Transistoren mehr Energie erfordert als die Energie, die durch den Transistor selbst fließt.