IBM entwickelt 2nm Chip

Ein Schülerblog von Julian Kapp.


Der US-Amerikanische Informationstechnologie Konzern IBM hat vergangene Woche
den ersten Chip im 2nm Verfahren vorgestellt. Die Fertigung, welche noch nicht
Massenproduktionsreif ist, funktioniert mithilfe von Nanosheet-Transistoren,
einer speziellen Art von Transistoren, welche einen höheren Stromfluss erlaubt.
Doch was genau bringt dieser neue Chip? Laut IBM hat der neue Chip um 45% mehr
Leistung und einen um 75% geringeren Stromverbrauch als Chips im 7nm Verfahren,
dem momentanen Stand der Dinge. Um die Größe des Chips zu veranschaulichen, kann
man die auf einem 300mm Chipwafer vorhanden Transistoren mit den weltweit
vorhandenen Bäumen vergleichen, nur dass der Chip sogar mehr hat.

„Dieses Chipdesign wird die Grundlage für zukünftige Systeme sowohl von IBM als
auch von anderen Herstellern sein.“

Was das bedeutet Chip unter Transmissionenmikroskopie 1Die Auswirkungen dieser Innovation dürften für uns alle irgendwo spürbar sein, als Beispiele nennt IBM folgende:

  •  den CO2-Fußabdruck von Rechenzentren verringern, deren Energieverbrauch immer
    weiter steigt. Wenn jedes Rechenzentrum seine Server auf 2 nm-basierte
    Prozessoren umstellen würde, könnte man damit genug Energie sparen, um 43
    Millionen Haushalte mit Energie zu versorgen
  • Mobiltelefone drastisch beschleunigen: Die 2-nm-Technologie könnte
    schnelleren Zugang zum Internet, schnellere Apps, bessere Unterstützung bei
    Realtime-Übersetzungen bis hin zu einer schnelleren 5G- oder 6G-Verbindung
    bringen
  • die Akkulaufzeit von Mobiltelefonen vervierfachen
  • Es bedeutet zudem eine drastische Beschleunigung der Funktionen eines
    Laptops, von der schnelleren Verarbeitung in Anwendungen über die einfachere
    Unterstützung bei der Sprachübersetzung bis hin zum schnelleren
    Internet-Zugang
  • Und etwa eine schneller Objekterkennung und Reaktionszeit in autonomen
    Fahrzeugen

Entwickelt wurde das Ganze in Albany im US-Bundesstaat New York von der IBM Research Abteilung in einem derer Forschungszentren, einem der modernsten seiner Art. Um die Forschungen voranzutreiben, hat IBM ein Netzwerk zu anderen
Unternehmen aufgebaut, um die Entwicklung in den Bereichen Halbleiter-Design, Prototyping, Packaging und Fertigung voranzutreiben.

IBM Forschungseinrichtung 1Chip-Wafer 1Transistordichte so hoch wie noch nie. Es sind zwar noch nicht viele Informationen an die Öffentlichkeit durchgedrungen, allerdings kann man schon ungefähr auf eine Transistordichte schließen. Demnach sollen die 50 Milliarden Transistoren auf einer Fläche von
rund 150 mm² unterkommen, was umgerechnet 333 Millionen Transistoren pro mm² (MTr/mm²) bedeutet. Vergleichbar hierzu wären nur die 3nm Chips des Konzerns TSMC, welche eine Dichte von 292,21 vorweisen können. Die aktuell am meisten
verwendeten Chips, die des 7nm Verfahrens besitzen nur 237,18 MTr/mm2.

Die auf dem von IBM gezeigten Wafer zu sehenden 2-nm-Chips aus der Albany-Anlage
von IBM Research sind noch keine fertigen Produkte und dienen nur zur Demonstration des neuen Herstellungsverfahrens. AnandTech mutmaßt, dass es sich
um vereinfachte SRAM-Chips „mit ein wenig Logik“ handelt. Wie ZDNet berichtet, hat IBM den Zeitraum für den Start der 2-nm-Serienfertigung auf Ende 2024
eingegrenzt.

Fazit
Was die Chips wirklich leisten bleibt abzuwarten, aber trotzdem ist die 2nm Technologie schon jetzt ein großer Durchbruch in der Informationstechnologie. Gespannt bin ich persönlich vor allem im Hinblick auf KI, welche sehr stark von der erhöhten Leistung der neuen Chips profitieren würde.  Der reduzierte Stromverbrauch ist auch interessant, allerdings bin ich da persönlich ein wenig skeptisch, da solche Werte meistens eher optimistisch, als realistisch gewählt werden.

Quellen:

  • https://www.datacenter-insider.de/irre-der-erste-chip-mit-2-nanometer-technologie-kommt-von-ibm-a-1022397/
  • https://www.pcgameshardware.de/CPU-CPU-154106/News/Fertigung-Zukunft-IBM-2-nm-Chip-1371608/
  • https://www.computerbase.de/2021-05/halbleiterfertigung-ibm-hat-ersten-2-nm-chip-entwickelt/
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