Đề xuất do Gordon Moore, nhà đồng sáng lập Hãng Intel, đưa ra trong một bài báo của năm 1965, cho rằng số lượng transitor trong một chip, có thể cứ 24 tháng lại tăng gấp đôi, có ý nghĩa hơn là một sự chỉ dẫn.
Mặc dù nhiều người hoạt động trong ngành công nghiệp bán dẫn từ thời đó đã nhận thấy xu thế này, Moore là người đầu tiên công bố ý tưởng, và định luật này vẫn trung thành như vậy.
Tuy nhiên, trong 40 năm, định luật này tiếp tục thúc đẩy cuộc cách mạng kỹ thuật số. Định luật cũng đã thúc đẩy cuộc cạnh tranh giữa các nhà hoạt động của ngành công nghiệp dựa vào cơ sở công nghệ chip để làm cho các thiết bị điện tử nhanh hơn và có khả năng thực hiện được nhiều công việc hơn.
Theo Giáo sư Ian Mackintosh, người đi đầu về chip silic, hiện đã nghỉ hưu, tác động của điều mà Moore dự báo cho đến nay có ý nghĩa rất to lớn. Giáo sư Mackintosh là một trong những nhân vật hàng đầu về silic. Tại Phòng Thí nghiệm Điện thoại Bell Telephone Laboratories ở Mỹ, Mackintosh đã phát triển và công bố lý thuyết đầu tiên về thyristo, là thiết bị bán dẫn tương tự như điốt. Theo Mackintosh, "Định luật Moore phản ánh những sự cải tiến phi thường của công nghệ silic trong 40 năm qua. Không có từ nào có thể diễn tả tác động của Định luật này. Điều này thật vĩ đại. Hầu hết mọi người không có một ý tưởng nhỏ nào về tác động của nó. Điều Tiến sĩ Moore viết trong những năm 1960 nhanh chóng trở thành thước đo chuẩn (Benchmark) đối với các doanh nghiệp điện tử đang cạnh tranh, cũng như các nhà khoa học và kỹ sư làm việc trong lĩnh vực bán dẫn. Nếu tất cả hàng nghìn nhà khoa học này không tham gia đóng góp, thì Định luật Moore sẽ chỉ có thể thấy một tốc độ gia tăng 9% 5 năm một lần và chúng ta vẫn sẽ ở trong Kỷ nguyên Đen tối khi nói về điện tử".
Không tụt hậu
Ngay cả Tiến sĩ Moore cũng ngạc nhiên về tuổi thọ của sự quan sát này, tuy nhiên, Moore thừa nhận "Định luật" này đã trở thành một sự tiên đoán tự đáp ứng (Self-fulfilling Prophesy). Theo Tiến sĩ Moore, chúng ta đã đang ở xu thế này hoặc tiến bộ hơn một chút so với xu thế này trong 40 năm qua. Nó đã đạt tới thời điểm mà những người tham gia trong ngành công nghiệp bán dẫn nhận thấy họ phải tiến theo tốc độ này hoặc sẽ bị tụt hậu về công nghệ.
Bị tụt hậu sẽ là thảm họa của doanh nghiệp chế tạo mạch phức tạp hơn với kích thước ngày càng nhỏ hơn, cải thiện công năng và giảm chi phí. Tiến sĩ Moore cho biết, nếu bị lạc hậu 1 thế hệ về công nghệ, sẽ không chỉ mất ưu thế đối với các đối thủ cạnh tranh về công năng, mà còn cả chi phí nữa.
Transitor là bộ chuyển mạch điện tử cơ bản trong chip. Nó được phát minh ở Phòng thí nghiệm Bell năm 1947. Mỗi chip cần có một số lượng transitor nhất định và càng nhiều transitor, chip càng làm được nhiều việc. Giáo sư Mackintosh cho biết, thực tế, mọi thứ bằng kỹ thuật số đã phụ thuộc rất nhiều vào sự cải thiện chuyển mạch về mật độ của chip. Chúng ta sẽ không thể có điện thoại di động, máy tính xách tay, camera kỹ thuật, một số tiến bộ về công nghệ y học, các trò chơi điện tử, vệ tinh, GPS, v.v…
Đã đến chỗ kết thúc chăng?
Tuy nhiên, Định luật Moore sẽ không phải là một thước đo chuẩn có hiệu lực cho 40 năm tới. Định luật này đã đạt tới giới hạn công nghệ về khía cạnh mật độ chip silic, nói cách khác, là bao nhiêu transitor có thể bố trí trên một chip. Hiện nay, ngành công nghiệp cho rằng đã tiến đến những giới hạn mà công nghệ cổ điển - cổ điển trong 40 năm qua - có thể làm được những gì. Kích thước đặc trưng đang trở nên nhỏ đến mức hiện nay chúng ta đang đi vào lĩnh vực cơ học lượng tử, với độ dày cỡ nguyên tử.
Ví dụ, Hãng Intel sẽ bắt đầu sử dụng các quy trình chế tạo 65 nanô mét (phần tỷ của mét) vào cuối năm nay. Hãng đối thủ là Hãng AMD (Advanced Micro Devices - Vi Thiết bị Tiên tiến) cũng đang chuyển sang hướng này. Ở quy mô này, sẽ có một số thách thức và những vấn đề về sự rò dòng không mong muốn bắt đầu xuất hiện. Giáo sư Mackintosh giải thích, khi kích thước được giảm xuống khoảng 10 nguyên tử, tất cả sẽ thuộc về một lĩnh vực vật lý khác và nhiều điều lạ sẽ bắt đầu diễn ra.
Các nhà nghiên cứu lĩnh vực nanô và vi điện tử trên toàn thế giới đang nỗ lực để phát triển một loại vật liệu thay thế nào đó hoặc một phát minh đổi mới để có thể khắc phục vấn đề này. Một số nhà nghiên cứu đang thí nghiệm vật liệu mới có cấu trúc nanô, như các ống nanô cacbon, để thay thế transitor và điốt, và cơ học lượng tử. Hãng Intel cũng đi tiên phong trong việc sử dụng lade để nâng cao độ chính xác của quy trình in litô mạch. Tuy nhiên, nhiều khả năng vẫn còn ở phía trước, không ít, vì các mạch hoàn chỉnh sử dụng các phương pháp này ở quy mô lớn khó sản xuất và chi phí cao. Một số đổi mới ở quy mô nanô đang tiếp tục cải tiến công nghệ hiện nay, tuy nhiên là theo các phương thức khác.
Theo Giám đốc nhà máy chế tạo của Hãng Intel ở Bắc Airơlen, Josh Walden, người ta cần có những phương án thực thi công nghệ khác nếu muốn tiếp tục nâng cấp Định luật Moore. Chúng ta tiếp tục nghiên cứu với các vật liệu mới để có tính chất điện ở lớp xen thấp và tiếp tục đổi mới để giảm năng lượng và giảm kích thước transitor, để làm cho Định luật Moore luôn luôn đúng.
Tuy nhiên, Giáo sư Mackintosh cho là khi Định luật Moore thực sự bị giảm tốc trong thời gian 10 đến 20 năm nữa, những người yêu công nghệ sẽ không nhất thiết nhận ra điều đó lắm. Khi tiến bộ giảm dần, các nhà chế tạo máy tính sẽ đặt nỗ lực vào nghiên cứu các thiết bị ngoại vi, như màn hình tinh thể lỏng tốt hơn, pin tốt hơn v.v… Hoặc là, đổi mới sẽ đến lúc ngừng hẳn lại và chúng ta sẽ không mua chúng nữa. Nhưng, ngành công nghiệp điện tử hoặc những người ưa chuộng đồ vật không bao giờ mong muốn thấy một điều như vậy!.
(BBCNews.com, 18/4/2006)
*********