Od około 40 lat wymiary elementów elektronicznych były zmniejszane 2 razy, co 6 lat. Na podstawie tej empirycznej obserwacji Moore sformułował swoje znane prawo, które jest podstawą „mapy drogowej” dla przemysłu półprzewodników. Służyło ono jako cel dla rozwoju badań jak i do planowania inwestycji. Według prawa Moora tranzystory MOSFET będą mieć w 2010 r. wymiar 35 nm. a w 2040 r. osiągną wymiar 1 nm.To empiryczne prawo będzie miało swój koniec na poziomie pojedynczego atomu a prawdopodobnie o wiele wcześniej.

Zmniejszając rozmiar elementów elektronicznych, przemysł materiałów półprzewodnikowych zwiększał ich gęstość integracji i tym samym zwiększał moc obliczeniową układów. Podczas gdy liczba tranzystorów w danej objętości ulegała zwiększaniu zgodnie z prawem Moora, koszt produkcji pojedynczego chipu pozostawał na stałym poziomie i wynosił około 100 euro na centymetr kwadratowy.

Istnieją dwa sposoby zwiększenia potencjału obliczeniowego w chipie elektronicznym. Można zwiększać gęstość upakowania elementów lub też zwiększać szybkość działania poszczególnych elementów. Na powyższym rysunku pokazano istniejące ograniczenia fizyczne. Wykres ilustruje zależność między gęstością upakowania elementów elektronicznych na centymetr kwadratowy a średnim czasem działania pojedynczego elementu. Średni czas operacji pojedynczego elementu jest często mniejszy niż okres zegarowy, gdyż nie wszystkie elementy są aktywne we wszystkich cyklach zegara. Czas ten zależy od architektury układu scalonego.

Na rysunku linia prosta czerwona /limite quantique/  ilustruje ograniczenia związane z zasadą nieoznaczoności Heisenberga. Prosta pozioma koloru niebieskiego  /limite relativiste/  demonstruje ograniczenie związane z szybkością przesyłu informacji /mniejsza niż prędkość światła/. A prosta ukośna koloru czarnego /limite dissiptive/ pokazuje ograniczenie związane z rozpraszaniem energii. Realnie można przyjąć, że można odprowadzić 25W/ cm kwadratowy.Przy gęstości upakowania wynoszącej 1 element na nm kwadratowy częstotliwośc przełączania wynosi zaledwie kilkadziesiąt kHz. Prosta przerywana /composants quantique/ ilustruje ograniczenia związane z ładunkiem elektrycznym /układ by zmienić stan musi odprowadzić ładunek elektryczny/.

Czarna kropka na rysunku demonstruje osiągnięte parametry technologii MOSFET w 2006r.

Źródło: portal www.cnano.fr.  Artykuł „ les limites physiques a la nano-electronique” z 10.05.2010 r.

Opracował i przetłumaczył T.W. Więcej informacji Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć. .