Vijftig jaar is een eeuwigheid in informatica, maar Moore’s Law lijkt nog niet aan het eind van zijn Latijn dankzij niet aflatende creativiteit inzake transistors en nieuwe architecturen.

In wezen is de wet van Moore dood-simpel. In zijn artikel van 19 april 1965 voorspelde Intels medestichter Gordon Moore eenvoudig dat het aantal transistors per chip zou verdubbelen om de 12 maanden, wat hij later nog zou bijstellen tot om de 18 maanden à twee jaar. Een doodsimpele productievoorspelling, zo lijkt het, maar de gevolgen waren wel opmerkelijk. De groeiende aantallen werden immers zowel aangewend voor kleinere en goedkopere chips (want meer chips per siliciumschijf), als voor snellere en krachtigere chips (en een combinatie van beide). Dat resulteerde in nieuwe architecturen (van 8 bit naar 64 bit) en een wedloop naar steeds snellere chips (van KHz tot GHz), tot aan dat laatste een einde kwam door de oplopende werkingstemperaturen (het wordt bizar wanneer chips in pc’s nood kregen aan vloeistofkoeling, terwijl de mainframebouwers net erg fier waren op hun modellen die het met luchtkoeling konden stellen…). En naarmate de transistors kleiner werden, voorspelde men ook steeds vaker de ‘dood van Moore’s Law’, onder meer door fysica obstakels en productie-uitdagingen. Maar de berichten van die dood blijken erg voorbarig.

VEELZIJDIGE CREATIVITEIT

Meer nog, als director components research en corporate vp van de ‘technology and manufacturing group’ bij Intel merkt Michael (Mike) Mayberry lachend op dat het “mijn job is dat het nooit zo ver komt !” En daarvoor heeft hij een rist pijlen op zijn boog.

“Ja, het kan nog kleiner”, stelt hij onomwonden. Alles is klaar voor 10nm-productie in 2015 en in labo’s werd ondertussen ook al de mogelijkheid van 5nm gedemonstreerd (goed voor de 2019-periode). “We hebben een goed begrip van de fysica aspecten, en zitten zeker nog goed voor 10 jaar.” Kortom, de basis van de wet is verzekerd.

Tegelijkertijd gaat Intel met die nieuwe mogelijkheden creatief aan de slag om de basisbouwstenen zelf – de transistors – te verbeteren en te vernieuwen. Zo werden in de voorbije jaren ‘tri gate’ transistors en ‘high-K’ di-elektrische materialen ontwikkeld, met het oog op efficiëntere en minder ‘lekkende’ transistors. En in de toekomst komen nog transistors die grotere voltages aankunnen, of van nieuwe principes gebruik maken (zoals Tunnel FETs, die nog kleiner en zuiniger worden).

Voorts wordt er hard gewerkt om onder één dak, zeg maar in een zelfde behuizing, een “heterogene integratie” van verschillende materialen (zoals GalliumNitride) en voltages te verwezenlijken, al dan niet in verticaal op elkaar gestapelde lagen. Dat kan zelfs gaan tot het integreren van analoge (onder meer beter voor ‘recognition’-taken, zoals in beeldherkenning) en optische (voor snelle verbindingen) technologieën. Alles samen garandeert dat meer performantie en veelzijdigheid.

SLIM GEBRUIK

Maar Intel heeft niet op die nieuwigheden gewacht om het groeiend aantal transistors slim aan te wenden als een hefboom voor krachtiger chips. Denk daarbij aan snelle ‘cache’ geheugens die de verschillende pijplijnen in processoren voorzien van data en instructies, het groeiend aantal verwerkingskernen per chip (tot complete ‘netwerken’ van dergelijke ‘cores’ chips voor supercomputing doeleinden), naast gespecialiseerde onderdelen (voor grafische en/of signaalverwerking, encryptie, stroombeheer, geheugenbeheer,…).

Daarnaast investeerde Intel ook stevig in de nodige software om optimaal gebruik te maken van al die onderdelen en subsystemen, zoals de best mogelijke ‘hit rates’ voor de caches (zodat ze wat nodig is, ook echt hebben klaarstaan), maximale parallelle verwerking, load balancing en dies meer.

Dat alles samen maakt dat zowel professionele gebruikers als consumenten schier onmerkbaar heel wat meer baten puren uit Moore’s Law, dan deze oorspronkelijk beloofde. Immers, ‘goedkoper en sneller’ is al mooi meegenomen, maar daarbovenop ook nog ‘krachtiger en veelzijdiger’ is nog mooier. En als het aan Mike Mayberry ligt, zal Moore’s law nog niet meteen worden herroepen.

Guy Kindermans