IBM gegen Moores Gesetz mit 5nm Chip

How great leaders inspire action | Simon Sinek (Juni 2019).

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IBM gegen Moores Gesetz mit 5nm Chip


Das Mooresche Gesetz wird noch einige Jahre relevant sein, da IBM, GlobalFoundries und Samsung 30 Milliarden Transistoren auf einem einzigen 5-nm-Chip montieren konnten.

Mit der Befürchtung, dass das Moore'sche Gesetz voraussagte, dass sich die Anzahl der Transistoren, die auf einen einzelnen Chip passen, alle zwei Jahre verdoppelt, verlangsamt oder obsolet wird, hat die Forschung in High Performance und Parallel Computing begonnen, sich zu etablieren der Lösungen zur Sicherstellung, dass sich die Rechenleistung weiter ausdehnt, während die Leistungs- und Ressourcenanforderungen verringert werden.

IBM gelang dies mit einem neuen Gate-Typ: dem Gate All Around Feldeffekttransistor (GAAFET). Dies ist ähnlich zu Transistoren in 7-nm-Chips, die Fin-Feldeffekttransistoren (FINFET) sind. Beide sind "3-dimensional" und erstrecken eine Finne nach oben, um mehr Silizium zu ermöglichen, aber im Fall von GAAFET gibt es drei Nanoschichten aus Silizium.
Chips so klein herzustellen, ist eine komplizierte Aufgabe. Durch den Einsatz von ultraviolettem Laserätzen wird der Prozess jedoch präziser und kontrollierbarer, was einen Teil des Durchbruchs darstellt, der es IBM erlaubt, 5-nm-Chips zu erzeugen.

Tech-Industrie-Analysten in der Vergangenheit nicht vorhersagen, dass ein 5-nm-Chip vor den frühen 2020er Jahren möglich wäre. Während IBM und seine Partner noch etwas Zeit haben, bis sie mit der Produktion des 5-nm-Chips beginnen, ist es immer noch ein Vorreiter in der Branche.
Derzeit ist 10nm der kleinste verfügbare Chip auf dem Markt, wobei Smartphones typischerweise 14nm Qualcomm-Chips verwenden. Der 5-nm-Chip soll gegenüber seinem 10-nm-Vorgänger deutlich schneller und leistungsfähiger (bis zu 40 bzw. 75 Prozent effizienter) sein; IBM glaubt, dass die Akkulaufzeit von Telefonen um einige Tage verlängert werden könnte.
Es gab Spekulationen, dass der GAAFET auf 3 nm herunterskaliert werden könnte. Je mehr jedoch ein Chip verkleinert wird, desto größer ist das Potential für Probleme mit physikalischen Beschränkungen von Transistoren, die klein sind, einschließlich einer zusätzlichen Komplexität bei der Herstellung.

GAAFET mit drei Nanoschichten. Bild mit freundlicher Genehmigung von IBM.

10nm und 14nm Produktion und Leistung

Wenn wir von 3nm-Chips sprechen, könnten wir uns selbst überholen, da 7nm-Chips noch nicht auf den Markt gekommen sind und gerade 10nm-Chips auftauchen.

Samsung hat erst im Oktober mit der Produktion von 10-nm-Chips begonnen, die eine 27-prozentige Steigerung der Leistung und eine 40-prozentige Steigerung der Energieeffizienz gegenüber 14-nm-Chips aufweisen.

Coffee Lake, Intels Codename für seine Core-Prozessoren der achten Generation, ist der Nachfolger der 14-nm-Mikroarchitektur von Kaby Lake. Berichten zufolge wird der Herstellungsprozess im Vergleich zu Kaby Lake um bis zu 30% verbessert. Der kürzlich angekündigte Intel i9 Chip wird ebenfalls einen 14nm Chip verwenden.

Intel behauptet jedoch, dass die Chipgröße nicht die beste Möglichkeit sei, die tatsächlichen Verbesserungen der Chipdichte zu beschreiben, und dass die 10-nm-Chips von Samsung vor der Verfeinerung noch Intels 14-nm-Chip entsprechen. Ein alternatives Verfahren zum Adressieren der Leistung beinhaltet die Verwendung einer Formel, die sich auf die Standarddichte logischer Zellen konzentriert und basierend auf einem typischen Chipdesign gewichtet ist.