Even leek het erop dat de Wet van Moore in de prullenbak kon. Maar dankzij nieuwe technologie lijken chipfabrikanten de continue prestatieverbetering toch te kunnen blijven waarmaken. Het geheim: licht en nanodraadjes.
Al in 1965 voorspelde Gordon Moore dat het aantal transistors op een computerchip door de technologische vooruitgang elk jaar verdubbelt. Die wet, bekend als de Wet van Moore, doet nog steeds opgeld, al leek het interval waarvoor hij geldt wel steeds verder te worden opgerekt. Toen Moore, een van de oprichters van chipfabrikant Intel, zijn eerste voorspelling deed ging hij nog uit van een verdubbeling per 12 maanden. In 1970 stelde hij dat bij tot een verdubbeling per 24 maanden. Maar de laatste tijd leek ook die termijn van twee jaar niet meer haalbaar, simpelweg omdat de grenzen van sneller en kleiner leken bereikt. "Mijn wet is niet eeuwig bruikbaar", zei de inmiddels gepensioneerde Moore onlangs dan ook tegen TechWorld. "We naderen limieten die niet overschreden kunnen worden. Het zal misschien nog wel een decennium of langer vergen, maar de verkleining van transistors zal onherroepelijk op fundamentele beperkingen stuiten, zoals de grootte van atomen." Alternatieven als nanotechnologie zullen elektronica niet vervangen, meent Moore, deels omdat het formaat van geminiaturiseerde schakelingen al op dezelfde schaal is, maar ook omdat elektronica een "gigantische industrietak" vormt. En "die vervang je niet zomaar".
Geen weerstand
Ondanks de scepsis van zijn naamgever, lijkt de Wet van Moore echter toch stand te houden. Dit dankzij een nieuwe Nederlandse vinding die laptops, spelcomputers en smartphones van de toekomst vele malen sneller laat rekenen dan de huidige versies. Door de chips die deze nieuwe apparaatjes aan boord hebben zal voortaan namelijk niet alleen elektriciteit stromen, maar vooral licht. En licht beweegt veel sneller over een chip dan elektriciteit, zodat ook de snelheid van de prestaties navenant toeneemt. Licht ondervindt bovendien, in tegenstelling tot elektronen, geen weerstand. En weerstand, zo weten we, leidt tot energieverlies in de vorm van hitte, een vervelend restproduct met als enige voordeel dat het de schoot van laptopgebruikers warm houdt.
Wetenschappers van het Materials Innovation Institute M2i in Delft, Philips Research in Eindhoven en de Radboud Universiteit in Nijmegen staan aan de wieg van de nieuwe vinding. Ze spreken over "superrekenkracht", die binnen handbereik komt doordat zij erin zijn geslaagd "de structuur en eigenschappen van nanodraden van de halfgeleider indiumfosfide te veranderen en te beheersen." De resultaten van het nanodradenonderzoek werden in november 2008 gepubliceerd in vaktijdschrift Nature.
Dat halfgeleiders nanodraden hebben is al een tijdje bekend. De uitdaging lag in de controle over de kristalstructuur van de draden. Die structuur bepaalt de eigenschappen van een stof. Zo bepaalt de kristalstructuur of koolstof bijvoorbeeld verandert in zacht grafiet of diamant. De ontdekking en beheersing van deze eigenschappen betekent dat de omzetting van warmte, licht en elektriciteit nu op microscopische schaal kan worden ingebouwd in chips. En dat opent op zijn beurt de weg voor verdere toename van de rekenkracht van chips. Chips die onze toekomstige netbooks, laptops, spelcomputers en smartphones gaan bevolken.
Drijvende kracht
Dat opent weer volop kansen voor de fabrikanten van dergelijke apparaten. Want door de nieuwe technologie kunnen de apparaten kleiner worden, hoeven ze minder gekoeld te worden en verdubbelt hun rekenkracht. Uw smartphone wordt straks dus nog dunner, uw laptop minder warm en uw netbook nog vele malen sneller.
Vooral die laatste zou wel eens de grote winnaar kunnen worden van de nieuwe techniek. Volgens onderzoeksbureau DisplaySearch zijn netbooks nu al de drijvende kracht op de huidige computermarkt. De mini-notebooks zouden er voor hebben gezorgd hebben dat het totaal aantal verkochte notebooks in het eerste kwartaal van 2009 met slechts 3 procent kromp ten opzichte van hetzelfde kwartaal vorig jaar. Zonder netbook zou de schade vele malen groter zijn geweest.
De populariteit van het ding groeit hard. Wereldwijd was bijna een op de vijf verkochte laptops of notebooks in het eerste kwartaal van 2009 een netbook, zo concludeert DisplaySearch. Van die zes miljoen netbooks neemt Acer met 30 procent overigens overduidelijk het grootste aandeel. Asus, dat de helft zoveel afzet als de marktleider, neemt een tweede plek in. De netbook is vooral geliefd buiten Amerika. Europa, het Midden-Oosten en Afrika genereren samen ongeveer 45 procent van de totale verkoop van netbooks, tegen ‘slechts' 25 procent in Noord-Amerika. Zou dat misschien iets te maken hebben met het aloude Amerikaanse adagium: bigger is better? Dat zal dan nog wennen voor ze worden, als de wet van Moore tenminste blijft gelden en over een jaar of tien onze mobieltjes betere prestaties kunnen leveren dan een flinke desktop nu.
Delftse materialen
Erg bekend is het nog niet, het in Delft gevestigde instituut M2i, kort voor het Materials innovation institute. Toch heeft het programma, dat nu zo'n anderhalf jaar draait, al wel wat innovaties opgeleverd. Bedoeling van het instituut is om de samenwerking tussen alle Nederlandse bedrijven, overheden en wetenschappers op het gebied van materiaalonderzoek te verbeteren. Op dit moment nemen zo'n 27 bedrijven en brancheorganisaties en 13 kennisinstellingen eraan deel.
Het instituut werkt met ‘open innovatie': universiteiten brengen hun kennis en wetenschappelijke onderzoeksfaciliteiten in, bedrijven de focus op praktische, commerciële toepassing. De onderzoeksprojecten – op dit moment lopen er 90 – komen tot stand door onderzoeksvragen van de deelnemende bedrijven met elkaar te combineren. De resultaten van M2i-onderzoek zijn vervolgens toegankelijk voor alle deelnemers. De begroting van het instituut beloopt zo'n 24 miljoen euro, waarvoor onder meer zo'n 110 mensen aan het werk zijn bij de aangesloten universiteiten. De grote ambities zijn niet verwonderlijk, want het thema ‘high tech systemen en materialen' is door het ministerie van Economische Zaken aangewezen als sleutelgebied van onze kenniseconomie. M2i werkt bovendien Europees: niet alleen de Nederlandse universiteiten voeren onderzoek uit, maar ook die van Oxford, Cambridge, Leuven en Aken. Ook Nederlandse dochters van buitenlandse ondernemingen doen mee. Het instituut komt voort uit het voormalige Netherlands Institute for Metal Research (NIMR), maar hanteert een bredere taakopvatting: naast metalen wordt nu ook gekeken naar andere nieuwe materialen, bijvoorbeeld in de coating- en de chipindustrie.
