IBM Chip von 7nm verdoppelt die Leistung, beweist Moores Gesetz bis 2018

Das Mooresche Gesetz ist eines der Wunder des modernen Lebens, das wir alle für selbstverständlich halten, wie zum Beispiel Lebensmittelgeschäfte und Zahnmedizin mit Anästhesie.

Seit 50 Jahren haben Computerprozessoren ihre Leistung verdoppelt. Was ist Moores Gesetz und was hat es mit Ihnen zu tun? [MakeUseOf erklärt] Was ist Moores Gesetz und was hat es mit Ihnen zu tun? [MakeUseOf erklärt] Pech hat nichts mit Moores Gesetz zu tun. Wenn dies die Assoziation ist, die Sie hatten, verwechseln Sie sie mit Murphys Gesetz. Sie waren jedoch nicht weit entfernt, weil Moore's Law und Murphy's Law alle 1-2 Jahre pro Dollar pro Quadratzentimeter lesen. Dieser exponentielle Trend hat uns von den 500 Flops des ENIAC (Fließkommaoperationen pro Sekunde) auf rund 54 Petaflops für den leistungsstärksten Supercomputer, den heutigen, geführt Tianhe-2. Das ist eine Verbesserung um etwa zehn Billionen, in weit unter einem Jahrhundert. Das ist unglaublich für jedermann.

Diese Errungenschaft ist so lange so zuverlässig geschehen, dass sie zu einer banalen Wahrheit über das Rechnen geworden ist.

Wir sehen es als selbstverständlich an.

Deshalb ist es so beängstigend, dass es in naher Zukunft alles zum Stillstand kommen könnte. Eine Anzahl grundlegender physikalischer Grenzen konvergiert, um den Fortschritt herkömmlicher Silizium-Computerchips zu stoppen. Während es theoretische Computertechnologie gibt Die neueste Computertechnologie, die Sie sehen müssen, um zu glauben Die neueste Computertechnologie, die Sie sehen müssen, um zu glauben Sehen Sie sich einige der neuesten Computertechnologien an, die die Welt der Elektronik und PCs in den nächsten Jahren verändern werden . Lesen Sie mehr, um einige dieser Probleme zu lösen. Es bleibt jedoch die Tatsache, dass sich der Fortschritt derzeit verlangsamt. Die Zeiten, in denen Computer exponentiell verbessert wurden, könnten bald zu Ende gehen.

Aber noch nicht ganz.

Ein neuer Durchbruch von IBM zeigt, dass Moores Gesetz immer noch Beine hat. Eine Forschungsgruppe des Unternehmens hat einen Prototyp für einen Prozessor mit nur 7 Nanometer breiten Transistorkomponenten gezeigt. Dies ist die Hälfte der Größe (und vervierfacht die Leistung) der aktuellen 14-Nanometer-Technologie, was den Niedergang des Moore'schen Gesetzes auf mindestens 2018 drängt.

Wie wurde dieser Durchbruch erreicht? Und wann können Sie davon ausgehen, dass diese Technologie in realen Geräten vorkommt?

Alte Atome, neue Tricks

Der neue Prototyp ist kein Produktionschip, er wurde jedoch mit kommerziell skalierbaren Techniken hergestellt, die in den nächsten Jahren auf den Markt kommen könnten (Gerüchte besagen, dass IBM den Chip in 2017-2018 zur Premiere möchte. Der Prototyp ist der Produkt von IBM / SUNY, einem IMB-Forschungslabor, das mit der State University von New York zusammenarbeitete, und eine Reihe von Unternehmen und Forschungsgruppen, darunter SAMSUNG und Global Foundries, an dem das Unternehmen beteiligt ist über seinen unrentablen Chipfertigungsflügel.

Grundsätzlich hat IBMs Forschungsgruppe gemacht zwei wesentliche Verbesserungen das machte es möglich: ein besseres Material entwickeln und einen besseren Ätzprozess entwickeln. Jedes von ihnen überwindet ein großes Hindernis für die Entwicklung dichterer Prozessoren. Schauen wir uns die einzelnen Punkte an.

Besseres Material

Eine der Barrieren für kleinere Transistoren ist einfach die schrumpfende Anzahl von Atomen. Ein 7-nm-Transistor hat Komponenten, die nur etwa 35 Siliciumatome groß sind. Damit der Strom fließen kann, müssen die Elektronen physisch vom Orbital eines Atoms zum anderen springen. Bei einem reinen Siliziumwafer, wie er herkömmlicherweise verwendet wurde, ist es schwierig oder unmöglich, einen ausreichenden Strom zum Fließen einer so kleinen Anzahl von Atomen zu erhalten.

Um dieses Problem zu lösen, musste IBM auf reines Silizium verzichten, um eine Legierung aus Silizium und Germanium zu verwenden. Das hat einen entscheidenden Vorteil: es erhöht sich so genannte “Elektronenbeweglichkeit” - die Fähigkeit von Elektronen, durch das Material zu fließen. Silizium beginnt im 10-Nanometer-Bereich schlecht zu funktionieren. Dies ist einer der Gründe, warum die Entwicklung von 10-nm-Prozessoren zum Erliegen gekommen ist. Die Zugabe von Germanium überwindet diese Barriere.

Feineres Ätzen

Es stellt sich auch die Frage, wie man Objekte so klein gestaltet. Wie Computerprozessoren arbeiten Was ist eine CPU und was macht sie? Was ist eine CPU und was macht sie? Berechnungsakronyme sind verwirrend. Was ist eigentlich eine CPU? Und brauche ich einen Quad- oder Dual-Core-Prozessor? Wie wäre es mit AMD oder Intel? Wir sind hier, um den Unterschied zu erklären! Bei der Herstellung von Read More werden extrem leistungsstarke Laser sowie verschiedene Optiken und Schablonen verwendet, um kleinste Merkmale herauszuarbeiten. Die Begrenzung ist hier die Wellenlänge des Lichts, die eine Begrenzung der Feinätzbarkeit von Merkmalen auferlegt.

Die Chipherstellung hat sich seit langem mit einem Argonfluoridlaser mit einer Wellenlänge von 193 Nanometern stabilisiert. Sie stellen möglicherweise fest, dass dies etwas größer ist als die 14-Nanometer-Features, mit denen wir geätzt haben. Glücklicherweise ist die Wellenlänge keine harte Grenze für die Auflösung. Es ist möglich, Interferenzen und andere Tricks zu verwenden, um mehr Präzision zu erzielen. Den Chipherstellern sind jedoch die cleveren Ideen ausgegangen, und jetzt ist eine grundlegende Änderung erforderlich.

IBM hat diese Idee angenommen, eine EUV-Lichtquelle (Extreme Ultra Violet) mit einer Wellenlänge von nur 13,5 Nanometern zu verwenden. Bei Verwendung ähnlicher Tricks, die wir mit Argonfluorid verwendet haben, sollte dies eine Ätzauflösung von nur wenigen Nanometern mit mehr Entwicklung ermöglichen.

Leider muss auch das meiste, was wir über die Chip-Herstellung wissen, sowie die dafür entwickelte technologische Infrastruktur verworfen werden. Dies ist einer der Gründe, warum die Technologie so lange gebraucht hat, um sich zu entwickeln.

Diese Technologie öffnet die Tür für die Weiterentwicklung des Moore'schen Gesetzes bis zur Quantengrenze - dem Punkt, an dem die Quantenunsicherheit um die Position eines Elektrons größer ist als der Transistor selbst, wodurch sich die Prozessorelemente zufällig verhalten. Von dort aus wirklich neue Technologie Quantum Computers: Das Ende der Kryptographie? Quantencomputer: Das Ende der Kryptographie? Quantum Computing als Idee gibt es schon seit geraumer Zeit - die theoretische Möglichkeit wurde ursprünglich 1982 eingeführt. In den letzten Jahren rückte das Feld der praktischen Anwendbarkeit näher. Weitere Informationen werden benötigt, um das Computing weiter voranzutreiben.

Die nächsten fünf Jahre der Chipherstellung

Intel hat immer noch Schwierigkeiten, einen funktionsfähigen 10-nm-Prozessor zu produzieren. Es ist nicht ausgeschlossen, dass die Koalition von IBM sie bis zum Anschlag schlagen könnte. Wenn dies geschieht, deutet dies darauf hin, dass sich das Leistungsgleichgewicht in der Halbleiterindustrie endgültig von Intel entfernt hat.

Die Zukunft von Moores Gesetz ist ungewiss. Die Geschichte endet jedoch, es wird turbulent. Königreiche werden gewonnen und verloren. Es wird interessant sein zu sehen, wer sich oben aufwickelt, wenn sich der Staub angesammelt hat. Kurzfristig ist es schön zu wissen, dass der unaufhaltsame Fortschritt des menschlichen Fortschritts in den nächsten paar Jahren nicht ausbleiben wird.

Freust du dich auf schnellere Chips? Besorgt über das Ende von Moores Gesetz? Lass es uns in den Kommentaren wissen!

Bildnachweise: Computer-Mikrochip über Shutterstock, “Silizium Croda”, “Argon-Ionenlaser,” “Schriftzug Intel,” von Wikimedia

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