Gordon Moore: het aantal onderdelen op een chip verdubbelt elk jaar

NEW YORK, APRIL 1965 - In het vakblad Electronics van 19 april schrijft Gordon Moore, werkzaam bij Fairchild Semiconductor, dat het aantal onderdelen dat het goedkoopst op één chip past ongeveer elk jaar verdubbelt. Hij denkt dat dit minstens tien jaar zo doorgaat. In 1975 zouden dat 65.000 onderdelen kunnen zijn, op één stuk silicium.

Wat een chip is

Een chip is een geïntegreerde schakeling, zoals Jack Kilby in 1958 liet zien: transistors, weerstanden en andere onderdelen die samen in één stukje halfgeleider worden gemaakt, in plaats van los gesoldeerd. Een halfgeleider is een stof die stroom niet zo goed doorlaat als metaal en niet zo slecht als glas. Wat aan een chip kost, is vooral het maken en het inpakken van dat stukje materiaal. Het maakt weinig uit hoeveel onderdelen erop staan.

Waarom meer onderdelen goedkoper is, tot een grens

Het artikel draait om een rekensom met kosten. Bij eenvoudige schakelingen werkt het zo: hetzelfde stukje halfgeleider in dezelfde verpakking kan meer onderdelen bevatten. De kosten van stukje en verpakking verdelen zich dan over meer onderdelen. Daardoor daalt de prijs per onderdeel ongeveer omgekeerd evenredig met het aantal: twee keer zoveel onderdelen op een chip betekent ongeveer de helft per onderdeel.

Dat gaat niet eindeloos door. Bij ingewikkelder schakelingen valt een deel van de chips al in de fabriek af, omdat er ergens een fout in zit. Dat deel wordt groter naarmate er meer op staat. De opbrengst van bruikbare chips daalt dan zo sterk dat de prijs per onderdeel weer stijgt.

Voor elk stadium van de techniek is er dus een schakeling van de laagste kosten per onderdeel. In 1965 ligt dat punt bij ongeveer 50 onderdelen. Het stijgt volgens Moore snel: de complexiteit op dat punt verdubbelt ongeveer elk jaar. Over vijf jaar verwacht hij ongeveer 1.000 onderdelen, en de kosten per onderdeel in 1970 zouden dan ongeveer een tiende zijn van nu. Zijn verwachting is dat het tempo minstens tien jaar blijft, tot 65.000 onderdelen in 1975, en dat zo'n schakeling op één plak silicium kan worden gebouwd. Fouten op de chip ziet hij als iets wat met techniek te verbeteren is, niet als een onoverkomelijke grens.

Wat dat betekent

Moore kijkt ook naar de toepassingen. Door de lage prijzen komen er volgens hem huiscomputers, of terminals die met een centrale computer zijn verbonden, automatische besturing in auto's en persoonlijke draagbare communicatieapparatuur.

Teruggeblikt vanuit 2026

In 1975 paste Moore zijn verwachting aan: de verdubbeling duurt ongeveer twee jaar. Caltech-hoogleraar Carver Mead gaf het later de naam 'de wet van Moore'. Het is geen natuurwet maar een waarneming die de chipindustrie decennialang als leidraad gebruikte voor haar plannen. Moore richtte later mee Intel op.

Sinds ongeveer 2010 loopt de vooruitgang achter op dat tempo. Over de vraag of de wet nog geldt, zijn Nvidia-topman Jensen Huang en Intel-topman Pat Gelsinger het in 2022 oneens. Wel hebben de jaren van verdubbelen laten zien wat exponentiële groei is: een getal dat steeds sneller groeit. De rekenkracht waarmee grote AI-modellen worden getraind, rust mede op chips met miljarden onderdelen.