CPU "stacking" ist die Zukunft?

simplyroman

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Hi, die Fertigungsverfahren werden immer präziser und kleiner. 7nm ist der Standard in der heutigen Zeit. Was geschieht aber, wenn wir den Bereich 1nm erreicht haben? Werden die Dies übereinander gestapelt, um die Weiterentwicklung der CPU zu ermöglichen?
 
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@simplyroman Ich kann dir nur die Videoreihe von der8auer empfehlen auch wenn der Prozess 7nm heißt sind das keine echten 7nm.

Ansonsten wir das das wohl nicht wirklich jemand sagen können da ich nicht glaube das die Hersteller das an die große Glocke hängen werden wie es in Zukunft weiter geht.
 
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Meine Glaskugel ist derzeit in der Wartung, aber ich denke ehr nicht.

Stapeln heißt u.a. Durchkontaktierungen und das kannst du bei monolithischen Strukturen wie DRAM durchaus machen,
aber sicher nicht bei komplexen und inhomogenen Strukturen wie einem CPU-Die. Und wie funktioniert dann die Wärmeabgabe?

Zu klein Miniaturisieren geht sowieso nicht, weil irgendwann die Leckströme nicht mehr unter Kontrolle gebracht werden können und dann gibt es noch den "Casimir-Effekt" uvm.
 
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Zitat von simplyroman:

... and then we doubled it...

oder eher halbieren. Kleiner als 1 nm ist ja jetzt theoretisch mal nicht unmöglich. Wahrscheinlicher sind aber andere Veränderungen. Also eher komplett andere Ansätze. Früher oder später wird es vermutlich ganzheitlich Richtung x64 gehen. Auch Quantencomputer sind zwar noch ziemliche Zukunftsmusik, aber durchaus eine Richtung in die es mal gehen könnte.
 
Na ja, Quantencomputer haben natürlich ihre Daseinsberechtigung und da ist noch viel Luft nach oben in der Entwicklung,
aber das sind extrem spezialisierte Maschinen und eignen sich praktisch gar nicht für die völlig unterschiedlichen Anforderungen eines Standard-Desktop-PCs.
 
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Stacking wird gut funktionieren für mobile Prozessoren. Das ist eine Richtung, die Intel ja bereits mit Lakefield verfolgt. Bei Prozessoren mit mittlerer oder hoher Leistung kann man vielleicht noch von Stacking profitieren, wenn es gelingt die Caches in einem anderen Layer unterzubringen. Mehrere CPU Layer werden aber nicht funktionieren, weil wir die Wärme bereits bei einem Layer gerade noch aus dem Silizium bringen.
 
Es ist eher unwarscheinlich, daß man CPU stacked. Das liegt vor allem an der Kühlung. Solange man keine gute Möglichkeit gefunden hat stacked dies zu kühlen, wird das wohl ein Wunsch bleiben.
 
Zitat von KnolleJupp:
extrem spezialisierte Maschinen und eignen sich praktisch gar nicht für die völlig unterschiedlichen Anforderungen eines Standard-Desktop-PCs.

Nach heutigem Wissensstand ja. Aber wer weiß was daraus noch wird. Ich denke bei sowas immer gerne an das Olsen-Zitat: "Es gibt keinen Grund, warum jemand einen Computer zu Hause haben wollte."
 
Es gibt ja diverse Konzepte, die eine weitere Leistungssteigerung möglich machen. AMDs Chiplet Ansatz ist da eine Möglichkeit. Viele kleine Chips sind einfacher herzustellen und zu kühlen als wenige, Große.
Intel fährt mit EMIB ja einen ähnlichen Ansatz, geht dabei aber eben den nächsten Schritt, hier erfolgt die Kommunikation der Chiplets via Silizium.

Dann gibt es noch FOVEROS: Hier werden Chips tatsächlich vertikal aufgebaut.
FOVEROS bringt natürlich diverse Herausforderungen mit sich. Zum einen ist da natürlich die Kühlung, entsprechend können unten nur Komponenten mit geringer Leistungsaufnahme platziert werden. IO ist hier das naheliegendste. Dann ist aber noch das Problem, dass nicht nur Daten, sondern auch Energie durch diesen Chip geleitet werden müssen, das kann schnell zu Interferenzen führen.
Für weiteres Vertikales Stacking muss man die Wärme noch aus dem Chip bekommen, was natürlich theoretisch möglich ist, aber am Ende auch bezahlbar sein muss.

Glücklicherweise hat Lithographie noch einiges an Luft. Gategrößen, die vor 20 Jahren noch undenkbar waren, sind heute low-end und es geht dank EUV ja auch weiter runter. Irgendwann wird man natürlich an physikalische Grenzen stoßen - aber es gibt ja schon erste Transistoren die aus einem einzelnen Atom bestehen.

Weitere Möglichkeiten ist ein anderes Material für die Chips an sich. Andere Materialien ermöglichen zum Beispiel höhere Frequenzen als Silizium, was natürlich am Ende wieder mehr Leistung bedeutet.

Worauf ich hinaus will: Es gibt vorerst noch genug Luft nach oben, auch wenn die Lithographie irgendwann am Ende ankommt.
 
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Zitat von simplyroman:
Was geschieht aber, wenn wir den Bereich 1nm erreicht haben?
Das sind dann 10 Å oder 1000 pm. Dann wird davon weiter runter gezählt. Oder sie suchen sich ein völlig anderes Namensschema. Intel denkt ja schon drüber nach, die eigenen Nodes "kompatibler" zur Konkurrenz zu benennen. Mit tatsächlichen Längeneinheiten haben die Prozessbezeichnungen ja schon länger nichts mehr zu tun.
 
"7nm ist der Standard in der heutigen Zeit"

Ich bin enttäuscht. Keine Witze zu Intel und 14++++++?

Tatsächlich sehe ich auch das Thema Kühlung als Problem.
Es muss sich schon einiges an der Effizienz tun, und wenn man die Zen3 beschaut und ihre Spikes bei der Temperatur, wird das noch interessant....denke ich
 
Zitat von minimii:
Würde mich nicht wundern wenn es die bei Intel nicht auch gibt .. du musst nur ander richtigen Stelle messen. Wer misst misst Mist :)

Edit:
VW hat Mal bei ihren Motoren Fake Werte angezeigt. 130 Grad zum Energiesparen will niemand sehen, daher hat man einfach eine Elektronik Programmiert die schöne Werte ausspuckt. Würde mich nicht wundern wenn es das bei CPUs auch nicht bald gibt, einfach 20 Grad weniger anzeigen und die maximal erlaubte Temperatur korrigieren. Marketing Menschen freuen sich.
 
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Graphen in der Strukturfertigung, 100ghz+.
 
@Aslo was 100ghz? Mit silizim kann man auch viele 1000 Ghz erreichen. Bringt aber nicht viel in CPUs.
Graphen atome sind mit 0.33nm auch noch sehr viel groesser als die 0.2nm eines Siliziim Atoms
Zitat von simplyroman:
, wenn wir den Bereich 1nm erreicht haben
Das ist eine Grenze in der menschlichen Psyche. Genau wie die 7nm und co. Einem Prizess wird ein name gegeben. Thats it.
Dies stapeln wird seit vielen Jahren gemacht.
Was vor allem immer relevanter wird, sidn neue Bauarten fuer Transistoren.
Hier ist ein bisschen Lektuere: https://www.researchgate.net/post/Possible-Transistor-Technology-for-Future

Ergänzung ()

@wrglsgrft https://cloud.dwavesys.com/leap/login/?next=/leap/ klick dir nen account :)Quantum annealing ist am Markt und wird zum Teil schon von Firmen produktiv eingesetzt.
 
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@madmax2010 Das ist es ja eben. Mit Graphentransistoren kann man in diesen kleinen Strukturen wesentlich höher takten, ohne exponentiell mehr Abwärme/Verlustleistung zu erzeugen. Warum und wie genau, kann ich leider auch nicht sagen. Aber wenn man sich dafür interessiert und dazu mal googelt ("Graphen transistors ghz" oder so), finden sich einige wissenschaftliche Publikationen.
 
@Thanok
Guter Beitrag mit vielen richtigen Punkten. Allerdings hast Du EMIB mit FOVEROS verwechselt - kann aber bei den vielen neuen Packaging-Ansätzen mal passieren.
EMIB dient als 2,5D Technik dazu, Dies horizontal anzuordnen und mit einander durch ein kleines Stück Silizium zu verbinden. Es stellt faktisch den nächsten Schritt des Chiplet-Ansatz dar und wird IMHO auch bald von AMD in Form von TSMCs vergleichbarer Technik namens Info-LSI verwendet. Es erhöht die mögliche Bandbreite, senkt die Latenz und erhöht vor allem die Energieffizienz des Interconnects um mehrere Größenordnungen. Letzteres ist für AMD derzeit die größte Baustelle, wie der Vergleich zwischen EPYC Rome und Milan zeigt.

BTT
Ein Stapeln von Compute-Dies ist aus den genannten Gründen der Wärmeabfuhr und Energiezufuhr eher unrealistisch.
 
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@TheCrazyIvan Danke für den Hinweis! Habe meinen Beitrag entsprechend korrigiert. Bei den ganzen Ansätzen komme ich echt durcheinander :)
 
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