News Halbleiterfertigung: IBM hat ersten 2-nm-Chip entwickelt

[Atent123]

Das E-Feld baut sich zwischen Ladungen auf. Und Ladungen sind gequantelt, in Form von Elektronen. Das ist ja gerade eine der Kernaussagen der Quantenphysik.

Ladungsträger sind (sowohl Intrinsisch als auch dotiert im Halbleiter vorhanden).
Da reicht im Zweifel ein einzelnes Elektron als externer Einfluss auf die Felder im und um den Chip.
Die Driftgeschwindigkeit von Elektronen vergleichsweise sehr langsam.
Die Verschiebung der Felder durch den externen Einfluss treibt dann den Chip.

 

[Demon_666]

Ja klar, winzige, wenige nm große Minilüfter müssen direkt integriert werden
Oder man baut Nano-Kühlröhren rein die mit Flüssigkeit gefüllt werden. (™ was ich hiermit erfunden hätte)

Ich glaube die gibt es schon bzw. es wird daran geforscht. Artikel habe ich grad nicht zur Hand, aber mit "Erster" ist es wohl leider nix

 

[Caspian DeConwy]

Oder man baut Nano-Kühlröhren rein die mit Flüssigkeit gefüllt werden. (™ was ich hiermit erfunden hätte)

www.mdpi.com/journal/micromachines



Von 2018

 

[audiophob]

Die Nanometer Angabe ist ja erstmal nur Marketing. 2nm sind 33% weniger als 3nm von TSMC, aber die Transistordichte/mm2 erhöht sich nur um 14%?

 

[guggi4]

Was wohl die Hälfte der Poster hier noch "beizutragen" hätte, wenn die Nodes plötzlich Hans, Thorsten und Sophie hießen?

 

[Nero2019]

-75% Leistungsaufnahme bei gleicher Leistung ist richtig fett. Eine 300W GPU von heute wird dann zu einer 75W GPU!
Oder die PS5 (205 Watt beim Zocken) verbraucht dann nur noch 52W!

 

[Rockstar85]

Respekt IBM !!!

Das pikante an der Sache, IBM hat ein technologie Abkommen mit GloFo. Ich weiß dass FD SOI in Dresden derzeit der letzte Schrei ist, aber Vllt erleben wir noch eine Renaissance.

Leider fehlt denen das Geld dafür.

 

[Matthias B. V.]

Ich gehe mit deinen Argumenten d'accord, aber bei diesem Punkt habe ich aus der Forschung gelesen, dass sich an der Leistung kaum was ändert. IBM gibt ja hier 45% mehr Takt bei gleicher Leistungsaufnahme gegenüber 7 nm an, was ordentlich ist. Aber davon kann man die 15%, die 5 nm bringt, abziehen und am Ende bleibt nur für die GAA-Struktur wenig über. Der große Vorteil ist die hohe Dichte, weil 3 Transistoren übereinander liegen. Das ist der Hauptgrund für GAA.

Mhm ich glaube Dir. Hätte gedacht dass man Ströme besser steuern kann und hier Vorteile erreicht. Aber wenn man sich die Zahlen durchrechnet kann es hinhauen. Die Dichte bei Samsung / IBM irritiert bzw. enttäuscht mich dann aber am Meisten.

Wenn man ausgeht dass Samsunngs und TSMCs 7nm vergleichbar sind (Elektrisch und was die Dichte angeht und zumindest Dichte scheint dies bekannt zu sein)

Dichte:

TSMC 7nm 100 MTr/mm2 - TSMC 5nm 170 MTr/mm2 - TSMC 3nm 290 MTr/mm2

Samsung 7nm 100 MTr/mm2 -> Samsung 5nm 130 MTr/mm2 - Samsung 3nm GAA 200-240 MTr/mm2 ???

Wenn IBM 2nm gerade einmal 330 MTr/mm2 und Samsung 3nm GAA ca. 240 MTr/mm2 hat ist dies trotz GAA schlechter als TSMC. Trotz GAA?


Leistung

TSMC gibt an 5nm +15% zu 7nm und 3nm +15% zu 5nm -> TSMC 3nm = +32% zu TSMC 7nm

Samsung gibt an dass deren 3nm GAA 30% besser ist als deren 7nm was mit TSMC Gleichstand bedeuten würde. Und unterstützt das Argument dass GAA hier nicht viel bringt.

Verbrauch

TSMC gibt an 5nm -30% zu 7nm und 3nm -30% zu 5nm -> TSMC 3nm = -51% zu TSMC 7nm

Samsung gibt an dass deren 3nm GAA 50% besser ist als deren 7nm was ebenfalls mit TSMC Gleichstand bedeuten würde. Und unterstützt auch hier Dein Argument dass GAA hier nicht viel bringt.


Samsung würde also angenommen von vergleichbaren 7nm eklektisch gleichziehen aber bei der Dichte nicht mithalten können. Trotz GAA welche diese verbessern sollte? Sind die da so konservativ oder zurück? Oder hab ich mich verrechnet bei der Dichte? Wäre echt traurig. Andererseits würde Samsung 240 MTr/mm2 in 2022 mit Intel 240 MTr/mm2 in 2023 passen und Samsung bis 2023 und GAAP irgendwo zwischen Intel und TSMC liegen und TSMC vlt. wirklich einen überragenden Lauf haben.

Da sie mit den elektrischen Eigenschaften gleich ziehen können Sie es evtl. über gute Preise und Kapazitäten trotzdem schaffen relevant zu sein und gute Marktanteile zu gewinnen. Insbesondere in nicht Top-End Produkten. Wenn dann noch die Stacking/Packaging Optionen passen wieso nicht. Und vlt. ist man bei GAAP dann auch aggressiver da es schon die 2. GAA Generation bis 2023 ist.

Auf jeden fall spannend und Du scheinst recht gehabt zu haben!

https://www.tomshardware.com/news/samsung-3nm-isscc-2021-gaafet-3gae

https://www.anandtech.com/show/1602...technology-details-full-node-scaling-for-2h22

Ergänzung (7. Mai 2021)

-75% Leistungsaufnahme bei gleicher Leistung ist richtig fett. Eine 300W GPU von heute wird dann zu einer 75W GPU!
Oder die PS5 (205 Watt beim Zocken) verbraucht dann nur noch 52W!

Wird nicht ganz passen wenn die Watt auf die gesamte GPU / PS5 gerechnet sind und nicht auf den Chip da adere Komponenten ja nicht [derart] verbessert werden. Von den 300-350 Watt einer GPU sollten nur ca. 200-250 Watt auf den GPU Chip fallen und der Rest für Speicher, Kondensatoren, etc. drauf gehen...

Deswegen werden auch anders teilweise geschrieben auch keine Handylaufzeiten vervierfacht/vervielfacht da andere Komponenten wie Display und nicht nur der Chip seinen Anteil haben und die prozentuale Einsparung auf den Gesamtverbrauch geringer ist.

Auf den Chip alleine trifft es natürlich in der Theorie zu.

 

[Hylou]

2nm klingt schon verdammt klein.. Ist schon absehbar wann die physikalische Grenze erreicht wird?

 

[xexex]

2nm klingt schon verdammt klein.. Ist schon absehbar wann die physikalische Grenze erreicht wird?

Da nichts bei dem Prozess auch wirklich 2nm klein ist, klingt es kleiner als es ist. Eine "harte" physikalische Grenze wird vermutlich nicht erreicht, aber schon seit vielen Jahren steigen die Kosten und die Probleme überproportional mit jedem Schritt. In ungefähr 10 Jahren dürfte eigentlich das Ende der Fahnenstange erreicht sein, es ist aber auch wahrscheinlich, dass sich der Prozess "nur" noch weiter verlangsamt.

Needless to say, the design and manufacturing costs are astronomical here. The design cost for a 3nm chip is $650 million, compared to $436.3 million for a 5nm device, and $222.3 million for 7nm, according to IBS. Beyond those nodes, it’s too early to say how much a chip will cost.
https://semiengineering.com/making-chips-at-3nm-and-beyond/

 

[chartmix]

Gibt es denn schon fortgeschrittenere (Grundlagen)forschung, die zum Beispiel die Materialien betrifft?

 

[wildfly]

Globalfoundries hat die defizitäre IBM-Chipsparte übernommen.

https://www.deutschlandfunk.de/halb...chipsparte.769.de.html?dram:article_id=300908

 

[matty2580]

IBM hatte einst eine eigene Produktion, die sie vor einiger Zeit für wenig Geld an Global Foundries abgestoßen haben. Ursprünglich haben IBM, Global Foundries, und Samsung zusammen gearbeitet, bis nur noch die Fertigung von Samsung übrig blieb, bei dem Wettrennen zwischen TSMC, Samsung, und Intel.

Und heute verlässt sich IBM ganz auf TSMC, und hat längst keine eigene Fertigung mehr.

Von dem einstigen Weltmarktführer im Bereich PC-Technik blieb nur noch ein Schatten seiner selbst übrig.....

Ich bin beeindruckt das es überhaupt noch IBM gibt.

Aber die Entwicklung des Konzern dahinter hätte gar nicht negativer verlaufen können.......

 

[Matthias B. V.]

IBM hatte einst eine eigene Produktion, die sie vor einiger Zeit für wenig Geld an Global Foundries abgestoßen haben. Ursprünglich haben IBM, Global Foundries, und Samsung zusammen gearbeitet, bis nur noch die Fertigung von Samsung übrig blieb, bei dem Wettrennen zwischen TSMC, Samsung, und Intel.

Und heute verlässt sich IBM ganz auf TSMC, und hat längst keine eigene Fertigung mehr.

Von dem einstigen Weltmarktführer im Bereich PC-Technik blieb nur noch ein Schatten seiner selbst übrig.....

Ich bin beeindruckt das es überhaupt noch IBM gibt.

Aber die Entwicklung des Konzern dahinter hätte gar nicht negativer verlaufen können.......

IBM fertigt seine CPUs bei Samsung in 7nm nicht bei TSMC. Zuvor was es GlobalFoundries und es war dort auch wie von AMD der 7nm Prozess geplant hätte GlobalFoundries diesen nicht eingestellt.

Geforscht wird weiterhin mit GlobalFoundries und Samsung. Zukünftig auch Intel... Dies alleine sagt eigentlich wie viel Know-How und Talente IBM noch hat.

Nur eben hat man keine eigene Fertigung mehr - Hier war man vermutlich nicht groß und liquide genug um noch mitzuhalten. Die Investitionen in neue Fabs und Prozesse werden immer teurer und dazu braucht man dann halt entsprechend auch noch Kunden die sich dies Leisten können und genügend Kapazitäten buchen. Man sieht ja das GF trotz zusätzlichen Fabriken und Geldern von IBM es nicht geschafft hat und selbst Intel und Samsung Probleme haben.

Forschungsseitig ist IBM weiterhin mit bei den führenden Unternehmen und erzeugt massenhaft IP die dann lizensiert wird. Bin mir sicher selbst Sony, Toshiba, SK Hynix und Micron lizensieren und profitieren von der Grundlagenforschung IBMs und nutzen es für CMOS, RAM, NAND etc.

 

[matty2580]

Ich verfolge regelmäßig alle News hier zum Thema Foundrys, auf dem 3dcenter, PCGH, und international großen Seiten.

Wieso wiederholst du Infos für mich, die ich schon längst kenne?

Ursprünglich gehörte die PC-Sparte von Lenovo zu IBM. Und IBM war einst die absolute Größe für PCs.
Das meinte ich mit Schatten seiner selbst.....

 

[Matthias B. V.]

Ich verfolge regelmäßig alle News hier zum Thema Foundrys, auf dem 3dcenter, PCGH, und international großen Seiten.

Wieso wiederholst du Infos für mich, die ich schon längst kenne?

Ursprünglich gehörte die PC-Sparte von Lenovo zu IBM. Und IBM war einst die absolute Größe für PCs.
Das meinte ich mit Schatten seiner selbst.....

Weil Deine Aussage IBM verlässt sich auf TSMC falsch war - Man fertigt bei Samsung.

Und auch dass es Dich wundert das IBM noch besteht ist fragwürdig da sie eben seit Jahren derartige Fortschritte vermelden. Natürlich hat der Gesamtkonzern einige Bereiche outgesourct aber das hat ja nicht zwingen mit der Transistorforschung zu tun.

Daher schaut es so aus als ob es nötig war diese Infos zu nennen. Musst es ja nicht gleich persönlich nehmen

 

[matty2580]

Nein es war nicht nötig mich zu informieren.

Die Entwicklung von IBM betrachte ich ganz anders als du, extrem negativ.....

Und einige Bereiche geoutsourct, ist die Untertreibung der Jahrhunderts.....

 

[xexex]

Die Entwicklung von IBM betrachte ich ganz anders als du, extrem negativ.....

IBM hat das gemacht, was Firmen wie Siemens ebenfalls hinter sich haben oder am liebsten machen würden, sie haben sich vom Geschäft mit Endkunden und Kleinunternehmen verabschiedet und bedienen lieber die Industrie und Großkunden.

Schatten seiner selbst?

 

[matty2580]

Das mag ja funktionieren wie bei deinem Bsp..

Aber anders als Siemens ist IBM heute keine Riese mehr, sondern eher ein kurioser Zwerg.....

Und der einstigen PC-Sparte von IBM die jetzt Teil von Lenovo ist, geht es heute wieder sehr gut.
In allen Bereichen wird hier auch bei CB Lenovo oft genannt, mit guten Produkten, und regelmäßig guten Wachstum und Gewinnen.

 

[ElecEng]

Gibt es denn schon fortgeschrittenere (Grundlagen)forschung, die zum Beispiel die Materialien betrifft?

Hoch im Kurs stehen ja Kohlenstoffnanoröhren und TMDs. Aber bei ersteren hat man das Problem, dass man die nicht kontrolliert genug gefertigt bekommt für Massenproduktion und bei zweiteren ein Problem mit den "Rändern". Was man bei Silizium vor allem deswegen nicht hat, weil Si/SiO2 ein quasi perfekter Übergang ohne Grenzflächenladung ist. Ob also wirklich mal eines Tages etwas anderes als Si kommt, ist fraglich. Auch wenn CNTs Band-To-Band-Tunneling ermöglichen würden (Si halt nicht wirklich gut), was tatsächlich einen Riesen-Sprung für die Effizienz bedeuten würde.
Theoretisch gibt es auch noch die III-V-Verbindungshalbleiter (GaN, GaAs, ...), die theoretisch BTBT-Transistoren erlauben. Nur sind die im nm-Bereich wiederum eher nur so mittelgut, verglichen mit den "2D"-Materialien. Insgesamt also: So eine wirklich gute Alternative gibts nicht und ob es je eine gibt, die sich in Milliarden Transistoren pro Chip fertigen lässt, ist zumindest nicht sicher. Silizium ist halt schon ein sehr spezielles Material.

Bist du dir sicher?

Ziemlich. Im Bild vom Querschnitt sind ja alle Gates aus demselben Metall. Außerdem liegen die Source/Drain-Gebiete übereinander, wüsste nicht, wie man die sinnvoll einzeln kontaktieren soll.