Mooresches Gesetz

Was bedeutet Mooresches Gesetz?

Das Mooresche Gesetz ist eine bekannte Beobachtung aus der Halbleiterindustrie: Die Anzahl der Transistoren auf einem Chip steigt über die Zeit stark an – oft vereinfacht ausgedrückt „etwa eine Verdopplung alle zwei Jahre“.

Wichtig ist dabei: Es handelt sich nicht um ein Naturgesetz, sondern um eine Faustregel, die über viele Jahre als grobe Orientierung für die Entwicklung von Prozessoren, Speicherbausteinen und anderen integrierten Schaltungen gedient hat.

Anschaulich lässt es sich mit einem Stadtplan vergleichen: Wenn auf derselben Fläche immer mehr „Häuser“ (Transistoren) Platz finden, können mehr Funktionen integriert werden – zum Beispiel höhere Rechenleistung, mehr Speicher oder zusätzliche Schnittstellen. Gleichzeitig steigen jedoch die Anforderungen an Design, Fertigungstechnologie, Test und Qualitätssicherung.

Wofür wird das Mooresche Gesetz eingesetzt?

In der Praxis wird das Mooresche Gesetz vor allem als Denkmodell genutzt, um Technologie-Roadmaps zu planen und Erwartungen an Leistungssteigerungen einzuordnen. Typische Einsatzfelder sind:

• Produktplanung: Abschätzen, wann neue Generationen von Prozessoren, SoCs oder Speicher verfügbar sein könnten und welche Rechenleistung dann realistisch ist.
• Kosten- und Leistungsbetrachtung: Einordnung, wie sich Preis/Leistung von Elektronikbausteinen über die Zeit verändert.
• Architekturentscheidungen: Bewertung, ob ein Produkt eher von leistungsfähigeren Standardchips profitiert oder ob spezielle Hardware (z. B. FPGAs, ASICs) sinnvoll ist.
• Lebenszyklusmanagement: Ableiten, wann Bauteile veralten, abgekündigt werden könnten oder wann ein Redesign zwecks Verfügbarkeit und Performance nötig wird.

Für Elektronikentwicklung und EMS/EMS²-Dienstleistungen ist die zentrale Frage weniger „wie viele Transistoren hat ein Chip“, sondern: Welche Funktionen lassen sich dadurch integrieren, und welche Konsequenzen ergeben sich für Design, Beschaffung, Prüfstrategie und Serienüberführung.

Wie funktioniert Mooresches Gesetz in der Praxis?

Die Beobachtung basiert darauf, dass Halbleiterhersteller die Strukturgrößen in der Chipfertigung über viele Jahre verkleinert haben. Dadurch lassen sich mehr Transistoren auf gleicher Fläche unterbringen. Mit jeder neuen Fertigungsgeneration wurden Chips typischerweise leistungsfähiger und konnten bei passender Auslegung auch energieeffizienter werden.

In der Praxis hat diese Entwicklung mehrere Auswirkungen, die in Projekten häufig sichtbar werden:

• Höhere Integration: Funktionen, die früher auf mehrere ICs verteilt waren, sitzen heute in einem einzigen Baustein (z. B. Prozessor + Speichercontroller + Peripherie).
• Komplexere Bauteile: Moderne Bausteine haben oft sehr viele Pins, hohe Taktfrequenzen und feinere Gehäuse-Pitches. Das beeinflusst Layout, EMV-Verhalten, thermisches Design und die Fertigbarkeit der Leiterplatte.
• Mehr Anforderungen an Test und Qualität: Je komplexer das IC und je dichter das Layout, desto wichtiger werden passende Testkonzepte (z. B. Boundary-Scan, Funktionstest, ggf. In-Circuit-Test) sowie robuste Prüf- und Freigabeprozesse.
• Steigende Anforderungen an Daten und Prozesse: Komplexe Baugruppen profitieren von durchgängiger Digitalisierung (Stücklistenqualität, Änderungsmanagement, Traceability), um Fehlerkosten und Verzögerungen zu vermeiden.

Gleichzeitig ist bekannt, dass physikalische und wirtschaftliche Grenzen die klassische „Verdopplung alle zwei Jahre“ in vielen Bereichen verlangsamt haben. In der Produktentwicklung bedeutet das: Fortschritt entsteht nicht nur über kleinere Strukturen, sondern auch über neue Architekturen, Packaging-Technologien und clevere Systemauslegung.

Warum ist das Mooresche Gesetz für Unternehmen relevant?

Für Unternehmen ist das Mooresche Gesetz vor allem deshalb relevant, weil es Erwartungen an Tempo und Richtung technologischer Entwicklung geprägt hat – und damit ganz konkrete Entscheidungen beeinflusst:

• Time-to-Market: Wer neue Funktionen oder höhere Rechenleistung einplant, muss frühzeitig klären, ob verfügbare Bauteile, Tools und Fertigungsprozesse dazu passen – sonst entstehen Verzögerungen in der Serienüberführung.
• Kosten und Risiken: Hochintegrierte, moderne Bausteine können Stückkosten senken (weniger Bauteile), erhöhen aber oft Entwicklungs- und Validierungsaufwand. Das wirkt sich auf Projektbudget und Risikoprofil aus.
• Zuverlässigkeit und Qualität: Dichtere Baugruppen erfordern eine sauber beherrschte Fertigung (z. B. Prozessfenster, Lötqualität, Reinigung, Prüfung). Ein gutes Design-for-Manufacturing und ein passendes Testkonzept reduzieren Ausfallrisiken im Feld.
• Beschaffung und Lebenszyklus: Schnellere Generationenwechsel können Abkündigungen beschleunigen. Das macht Second-Source-Strategien, Redesign-Planung und professionelles Obsoleszenz-Management wichtiger.

In Summe hilft das Verständnis des Mooreschen Gesetzes dabei, technologische Trends realistisch einzuordnen und Projekte so zu planen, dass Leistung, Qualität und Lieferfähigkeit im Gleichgewicht bleiben.

Wer technische Roadmaps in konkrete Produkte überführen möchte, profitiert von einer strukturierten Vorgehensweise in der Elektronikentwicklung – insbesondere, wenn Komplexität, Bauteilverfügbarkeit und Prüfkonzepte früh gemeinsam betrachtet werden.