Az integrált áramkörök kapacitása kétévente megduplázódik – mondja ki a számítástudomány talán legtöbbet emlegetett, az egyik Intel-alapító, Gordon Moore 1965-ben megfogalmazott törvénye. Másik előrejelzése szerint az integrált áramkörökbe épített tranzisztorok száma évente megkétszereződik. Az első prognózisban eredetileg egy év szerepelt, Moore 1975-ben módosította kettőre, manapság 18 hónapról beszélnek.

A számítástechnikai ipar magáévá tette az 1975-ben pontosított törvényt, azt a tényt, hogy a tranzisztorok – az egyekként és nullákként ábrázolt elektromos jeleket „termelő” parányi ki-/bekapcsolók – száma két, majd másfél év alatt megkétszereződik. A komponensek az 1965-ös harmincból többmilliárdra sokasodtak. Az ipari kémia és a szilícium csodájaként az anyag kiváló félvezető (kontrollálható módon vezeti az áramot), és a kristályszerkezet a zsugorodás ellenére intakt marad.

A technológiai fejlődés következtében a törvény lassan (kb. tíz éve) megdőlni látszik, egyre több jel utal rá, az időpontról viszont megoszlanak a vélemények. A legáltalánosabb a maximum tíz év, de könnyen lehetséges, hogy már előbb érvényét veszti. A fejlődés örvendetes következménye, hogy másfél évente a számítógépek energiahatékonysága is megduplázódik, az informatikai eszközök működéséhez szükséges energiamennyiség a felére csökken. Például így is növelhetők a számítási kapacitások.

A törvény az áramkörök atomi szintre történő zsugorodása mellett több tényező miatt is érvényét vesztheti. Mivel egyre több szilícium áramkört tesznek ugyanabba a kicsi méretbe – vagy még kisebbe –, a generált hőt nagyon nehéz kezelni, komoly fejtörést okoz, hogy mit tegyenek vele. Másik tényező az informatika egyre mobilabbá válása, a mobilalkalmazások és az adatok számítási felhőbe költöztetése. Áthidaló megoldásként, olyan új eszközöket lehetne tervezni, amelyekbe jól ismert funkciókkal rendelkező meglévő áramkörök nagy darabjai integrálhatók.

Komoly lehetőségnek tűnik az egyetlen atomvastagságú grafitréteg grafén, amely keményebb a gyémántnál, jobb elektromos vezető a réznél, rugalmasabb a guminál. Mérete és remek vezetőképessége miatt grafén nanoszalagokból nagyon gyors, a szilíciumnál százszor, sőt, akár ezerszer sebesebb áramkörök építhetők. A méret azonban probléma is: nehéz egy atom vastagságú anyagból húsz-harminc atom széles tárgyacskákat készíteni. Ráadásul az anyag nem rendelkezik a tranzisztor kikapcsolásához szükséges kvantumjeggyel (olyan tartománnyal – tiltott sávval –, amelyben az elektronállapotok tiltottak). Ez a probléma kisebb mértékben a szintén hatékony szén nanocsöveknél is fennáll.

A már 1971-ben felvázolt, de először csak 2008-ban fejlesztett új típusú elektronikus alkatrész, a memrisztort tartalmazó chipek szintén ígéretesek. A memory (memória) és a resistor (elektromos ellenállás) szavak összetétele: passzív elektromos elem, amelynek elektromos ellenállása nem állandó, hanem a múltbeli állapotától függ. Sokak szerint felválthatja a jelenlegi Flash és más (SSD, DRAM) memóriákat megalapozó tranzisztortechnológiát.

A természetes modelleket is jobban kellene értenünk és pontosabban másolnunk. Az emberi agy szerkezete és működése teljesen más, mint a mai számítógépeké. Többen kísérleteznek ugyan nem a Homo sapiens, hanem kisebb agykapacitású állatok szintjét elérő kognitív számítógépekkel.

A Moore-törvény feltételezi, hogy az olcsó és nagyteljesítményű chipek mindig rendelkezésre állnak. Főként a koronavírus-járvány, de geopolitikai és gazdasági okok, például az amerikai-kínai chipháború és a valós háborúk hatására is, az ellátási láncok azonban már nem úgy funkcionálnak, mint korábban. Ennek egyik jele, hogy 2020 második felében beütött a máig tartó, az autóipartól az elektronikai termékekig, sok területet érintő chiphiány. Szintén nyugtalanító tény, hogy két évtizede még huszonöt cég gyártott modern chipeket, a mai csúcsminőséget viszont csak három, a tajvani TSMC, az Intel és a Samsung garantálja.

A válsággal lelassult az innováció, nem lesz már annyira egyértelmű az egyre gyorsabb, hatékonyabb és olcsóbb számítási kapacitás elérése.

Frissítve: 2023. december 26.