Ο θόρυβος απειλεί το νόμο του Moore

Από τη σελίδα PhysicsWeb, 18 Δεκεμβρίου 2002

Η βιομηχανία ημιαγωγών για 40 χρόνια τώρα υπακούει στο νόμο Moore και μερικοί εμπειρογνώμονες θεωρούν ότι θα υπακούει για άλλες δύο δεκαετίες. Εντούτοις, ο Laszlo Kish στο Πανεπιστήμιο του Τέξας θεωρεί ότι ο θερμικός θόρυβος -- που αυξάνει καθώς τα κυκλώματα γίνονται μικρότερα -- θα μπορούσε να βάλει ένα τέλος στο νόμο Moore πολύ πιο σύντομα (LB Kish 2002 Physics Letters A 305 144).

Το 1965 ο Gordon Moore, ο συνιδρυτής της Intel, πρόβλεψε ότι ο αριθμός των τρανζίστορ ανά τετραγωνικό εκατοστό στα ολοκληρωμένα κυκλώματα θα διπλασιαζόταν κάθε έτος και αυτό έμεινε ως ο "νόμος Moore". Η βιομηχανία πυριτίου έχει παρακολουθήσει αυτόν τον νόμο και τα τρανζίστορ έχουν μειώσει εκθετικά το μέγεθος τους από τη δεκαετία του '70.  Αυτή τη στιγμή έχουν μέγεθος γύρω στα 100nm.

Ο Kish θεωρεί ότι οποιαδήποτε περαιτέρω αύξηση στην πυκνότητα των τσιπ των υπολογιστών σημαίνει ότι θα φθάσουν σε ένα φυσικό όριο -- που οφείλεται στο θερμικό θόρυβο -- σχετικά σύντομα. Αυτό το όριο αναμένεται να αρχίζει να επιδράει κοντά στα 40nm και πιο κάτω - και θα μπορούσε να προκαλέσει προβλήματα νωρίτερα από έξι έτη.

Αυτά τα προβλήματα προκύπτουν από μια θεμελιώδη θερμοδυναμική διαδικασία -- τον αυξανόμενο θερμικό ή την τάση θορύβου "Johnson-Nyquist". Αν και ο Kish δεν θέτει οποιαδήποτε φυσικά όρια στα μεγέθη των τρανζίστορ υποστηρίζει ότι η λογική τάση κατωφλίου -- η τάση εφοδιασμού -- μπορεί να μειωθεί κάτω από ένα ορισμένο όριο. Ο θερμικός θόρυβος μπορεί να προκαλέσει "πληροφορίες ψευδο-bits" που θα εμφανίζονται τυχαία -- καθιστώντας τα δύσκολο να προσδιοριστούν και να ελεγχθούν αν είναι αληθινά. Τα ψεύδο-bits μπορούν να αποφευχθούν μόνο, λέει ο Kish, σταματώντας οποιασδήποτε περαιτέρω αύξηση στην πυκνότητα των ολοκληρωμένων.

Είναι πιθανό, υποδεικνύει ο Kish, ότι αυτές οι επιδράσεις μπορούν ήδη να έχουν έναν καταστρεπτικό αντίκτυπο στα πιο προηγμένα ολοκληρωμένα κυκλώματα.