Meta-Moore-fose

Intel en IBM hebben allebei doorbraken aangekondigd in chiptechnologie, maar op de impact daarvan is het nog even wachten.

De Wet van Moore, die in 1965 werd geformuleerd door de latere medestichter van Intel (nu de grootste fabrikant van computerchips ter wereld), stelt dat het aantal transistors die men op een chip kan aanbrengen ongeveer om de 18 maanden verdubbelt. De Meta-Wet van Moore die The Economist twee weken geleden formuleerde zegt dat elke technologische vooruitgang in de fabricage van chips gevolgd wordt door een stroom van persartikelen (meestal ingeleid door een verwijzing naar de Wet van Moore) die de doorbraak bejubelen en die op hun beurt tegen een alarmerend tempo toenemen.

Beide wetten gaan op voor de aankondigingen van Intel (17 september) en IBM (22 september) over hun nieuwste technieken om chips nog krachtiger te maken. Het bericht van IBM deed de aandelenkoers zelfs op één dag met 25 % stijgen. Maar ondanks de enthousiaste persreacties (er is zelfs geschreven dat de Wet van Moore nu zou kunnen versnellen tot een verdubbeling om de negen maanden), zijn de nieuwe ontwikkelingen wel technologisch interessant, maar blijven het slechts illustraties van de toenemende verbeteringen waarover Moore het had.

Intel heeft een product aangekondigd dat in hetzelfde aantal componenten twee keer zoveel informatie opslaat. Normaal bewaart elke transistor van een geheugenchip één enkele “bit” informatie, door als een schakelaar te werken die “aan” of “uit” staat. “Uit” is een lage spanning of het ontbreken van spanning in de transistor. “Aan” is een hogere spanning. Met de nieuwe techniek van Intel kan de transistor ook andere spanningsniveaus registreren : hij kan leeg zijn of één derde, twee derde of volledig vol. De twee hoogste niveaus dienen als “aan” en “uit” voor één bit, de twee laagste doen hetzelfde voor een tweede bit.

FLASHGEHEUGEN.

De praktijk is echter minder eenvoudig dan de theorie. Om de data van een “multilevel” transistor te lezen, moet men immers de spanning meten, in plaats van alleen maar na te gaan of er al dan niet spanning is. Hoe geringer de verschillen tussen de spanningsniveaus, hoe kleiner ook de foutmarges bij het schrijven van data en het beschermen tegen spanningsschommelingen. Intel heeft het prototype van deze uitvinding al drie jaar geleden aangekondigd en voorspelt de eerste commerciële versies binnen een jaar. Inmiddels hebben enkele van zijn kleinere concurrenten al gelijkaardige producten in de handel gebracht.

Het belangrijkste is echter dat de uitvinding niet bruikbaar is voor alle computerchips, maar uitsluitend voor een gespecialiseerde categorie, de “flashgeheugens”. Deze geheugens bewaren hun informatie ook wanneer de stroom uitgeschakeld is, wat ze ideaal maakt voor producten als handcomputers en digitale camera’s, waar extra geheugen per chip ongetwijfeld welkom is. Jammer genoeg zijn multilevel transistors niet alleen krachtiger, maar ook trager. Te traag, volgens Bruce Bonner, een analist van het studiebureau Dataquest om in de meeste computers te worden toegepast.

KOPER.

De nieuwigheid van IBM is betekenisvoller (althans voor IBM) omdat ze een weerslag zal hebben op het grootste gedeelte van de halfgeleiderindustrie. Er stroomt elektriciteit in, uit en door de miljoenen transistors van een chip. Als geleidend materiaal gebruikt men microscopische circuits van aluminium. Koper, dat voor de meeste elektrische bedradingen wordt gebruikt, zou een praktischer materiaal zijn : het is een betere geleider, zodat men de circuits fijner kan maken. Een chip op basis van koper zou dus sneller werken én compacter zijn de essentiële normen voor de vooruitgang volgens de Wet van Moore. Jammer genoeg wordt silicium na verloop van tijd door koper aangevreten, zodat de chip wordt aangetast.

Opnieuw lijkt de oplossing eenvoudig : plaats een laagje metaal tussen het koper en het silicium. Ze is evenwel moeilijk in de praktijk te brengen. Het valt niet mee om een materiaal te vinden dat stabiel is, sterk, goed isoleert, zich aan zowel koper als silicium hecht en met geen van beide materialen reageert. En weer is IBM niet de enige fabrikant die een oplossing aankondigt (zonder te zeggen om welk materiaal het gaat). Sematech, een onderzoeksconsortium van tien fabrikanten van halfgeleiders (waaronder IBM) heeft immers in augustus trots zijn eerste chip met koperfiligraan gepresenteerd. Toch heeft IBM deze keer een voorsprong : er bestaat al een productieversie van de chip en de massaproductie zou binnen het jaar van start kunnen gaan.

De chips van Big Blue zullen dus sneller worden en minder energie verbruiken. Maar dat zal niet van de ene dag op de andere gebeuren : een omschakeling van deze omvang vereist een peperdure aanpassing van het machinepark. Het koper zal dus nog één of twee chipgeneraties moeten wachten om zijn glorietijd te beleven. Naarmate de componenten kleiner blijven worden, zullen de circuits van aluminium uiteindelijk te fijn zijn om nog voldoende elektriciteit te geleiden en pas dan zal men ze door koper moeten vervangen. En tegen die tijd (drie of vier jaar in de toekomst) zullen andere fabrikanten eveneens ontdekt hebben hoe ze koper op silicium moeten afzetten, zodat IBM zijn voorsprong kwijt zal zijn.

The Economist

SNIJKLARE CHIPS Geleiders uit koper kunnen de transistordichtheid nog aanzienlijk verhogen.