In den folgenden Dekaden konnten die Ingenieure der Halbleiter-Industrie mit immer besseren Computer Chips produzieren, die eine verbesserte Performance mit raffinierter Funktionalität kombinierten. Zu den Gründen, warum das Mooresche Gesetz seine Gültigkeit bis heute behalten hat, gehören neben den großen Leistungen der Ingenieure aber auch Fortschritte in den Grundlagenwissenschaften. Damit konnte Moore zwar nicht rechnen, aber er konnte darauf vertrauen. Zu diesen Entwicklungen gehören auch die sogenannten Excimer-Laser, die von russischen Physikern in den 1970er-Jahren vorgestellt wurden. Diese Laser operieren mit Gasen, die ultraviolettes Licht erzeugen können, das wiederum für die Fotolithographie geeignet ist und mit dessen Hilfe hochintegrierte Halbleiterbauelemente angefertigt werden können.
Neue Entwicklungen setzen das Mooresche Gesetz fort
Zu den grundlegenden Entwicklungen gehört auch eine Einsicht aus der Physik der kondensierten Materie. Der zufolge kann Silizium Elektrizität viel besser leiten als andere Metalle, wenn die dazugehörigen Kristalle gestreckt werden. Dies gelingt, wenn man Kristalle passend aufeinander presst, um so Atome weiter voneinander zu entfernden. Das wiederum erleichtert den gewünschten Stromfluss.
In den noch frühen Tagen des 21. Jahrhunderts lassen sich nun Transistoren herstellen, die gerade einmal 14 Nanometer groß sind. Bei diesen Dimensionen spielt nun die physikalisch unvermeidliche Hitzeentwicklung eine ungute Rolle, und so macht sich allmählich die Vermutung breit, dass Forscher und Ingenieure an ihre Grenzen und die der Atome stoßen. Zwar hofft so mancher, mit neuen Materialien, die besser kühlen als die alten, die Größe von Transistoren auf fünf Nanometer zu reduzieren. Aber wer danach noch weitere Fortschritte erzielen und das Mooresche Gesetz eine weitere Dekade wirksam halten will, braucht eine ganz neue Physik. Daher träumen Forscher schon einmal von der Möglichkeit, den quantenmechanischen Tunneleffekt einzusetzen – oder die Daten nicht mit Ladungen in den Chips zu transportieren, sondern dafür den sogenannten Spin der Elektronen zu nutzen, also deren Eigendrehimpuls.
Chips, die mit Knoten rechnen
Einige Physiker hoffen auch, die topologischen Eigenschaften von Atomen nutzen zu können, indem sie die elementaren Bausteine der Materie miteinander verknoten und so mit ihnen zu rechnen. Das würde dann so ähnlich funktionieren wie die Knotenschnüre der Inkas, die auf diese Weise Informationen und Zahlen dokumentierten. Andere Wissenschaftler wiederum versuchen sich durch das neuronale Netzwerk des Gehirns inspirieren zu lassen, um eine “neuromorphische Architektur” auf den Chips unterzubringen und mit ihr das Mooresche Gesetz weiter gültig sein zu lassen.
