Je näher wir den Grenzen der Miniaturisierung von Silizium kommen, müssen die großen Prozessorhersteller Wege finden, die aktuelle Technologie weiter zu optimieren, mit größerer Fläche zu kompensieren und neue Methoden zu erforschen, die den Zugang zu noch kleineren Knoten ermöglichen. Genau hier kommt IBM ins Spiel, das gerade den ersten 5-Nanometer-Chip der Welt vorgestellt hat, hergestellt mit einem neuen Transistortyp und fortschrittlicher Lithografie.
Die Ausgangslage
Jeder Nutzer, der die Technologie zur Herstellung des Prozessors in seinem Computer überprüfen möchte, muss nur ein Tool wie CPU-Z oder ein Äquivalent herunterladen. Der Zusammenhang zwischen Knoten und Generation eines Prozessors ist nicht mehr so eng, insbesondere seit Intel die 14-Nanometer-Technologie in Broadwell, Skylake und Kaby Lake verwendet und die Formel bei Coffee Lake wiederholen will. Der Riese aus Santa Clara besteht darauf, dass die 10-Nanometer-Architektur Cannonlake noch vor Jahresende debütieren wird, aber die jüngsten Hardware-Entwicklungen haben gezeigt, dass seine Position nicht so robust ist, wie es zunächst schien. Der beliebte Ausweg in diesen Tagen ist es, mehr Kerne in jeden Chip zu packen, aber der Wunsch, das Silizium weiter zu verkleinern, bleibt bestehen. Und so kommen wir zur neuesten Neuigkeit von IBM, die die Anzahl der Nanometer im Grunde halbiert hat.
Die technische Umsetzung
Der blaue Gigant hat sich mit Samsung und GlobalFoundries zusammengetan, um den ersten in 5 Nanometern gefertigten Siliziumchip zu entwickeln. Wie haben sie das geschafft? Zum einen wird extreme ultraviolette Lithografie eingesetzt – etwas, das IBM bereits bei der Herstellung seines 7-Nanometer-Chips im Jahr 2015 evaluiert hatte – und zum anderen gibt es einen neuen Transistortyp. IBM hat die FinFETs mit dreifachem Gate beiseitegelegt und sich auf den nächsten evolutionären Sprung konzentriert: die Gate-All-Around-Transistoren oder GAAFETs. Einfach ausgedrückt: Während das FinFET-Design mit dreifachem Gate die Siliziumflosse (oder die Kanalregion, wenn Sie es vorziehen) an drei Punkten abdeckt, umhüllt die GAAFET sie vollständig, sodass man sie nicht mehr als Flosse bezeichnen kann, sondern als Silizium-Nanodrähte. Das Interessanteste ist, dass IBM die Nanodrähte nicht vertikal verwendet: Die Bilder zeigen sie in einem 90-Grad-Winkel.
Beeindruckende Zahlen
Wie setzen wir diese beeindruckende Errungenschaft nun in Zahlen um? IBM hat das bereits übernommen, indem es von einer Leistungssteigerung von 40 Prozent bei gleichem Verbrauch spricht (es wird interessant sein, die Grenzen der Wärmeableitung zu sehen) oder – was für bestimmte Märkte vielleicht attraktiver ist – von gleicher Leistung bei einer Reduzierung des Energieverbrauchs um 75 Prozent. Ein weiterer Wert, der hervorgehoben werden sollte, ist die Dichte. Bei Bedarf könnte IBM 30 Milliarden Transistoren auf nur 50 Quadratmillimetern unterbringen.
