Wann wird bei den Fertigungsverfahren der kritische Punkt erreicht?

[ZeXes]

Guten Tag.

Ich frage mich schon seit langem, wie weit es mit den aktuellen Fertigungsverfahren noch gehen kann.
Wir sind nun mittlerweile bei 7nm angelangt (TMSC) und Samsung hat auch schon 5nm und 3nm für die nahe Zukunft angekündigt.

Da frage ich mich... gehts noch kleiner, oder gelangen wir langsam an einem Punkt, wo es einfach nicht mehr kleiner geht und man nur noch optimieren kann (wie es Intel bei seinen 14nm macht.)?

Was denkt ihr dazu? Sind wir dem kritischen Punkt nahe?

 

[hroessler]

Hallo,
die Bezeichnungen der Fertigungsverfahren haben heute mit der realistischen Strukturgröße kaum noch was gemein. Ich denke dass es noch etwas „Luft“ gibt, aber auch ich denke so arg viel kleiner werden die Strukturen nicht mehr werden.

greetz
hroessler

 

[cricru]

2019 will Intel die Breite von 5 Nanometer erreichen, die unter Prozessor-Experten als magische Grenze gilt. In den nur 5 Nanometer breiten Strukturen liegen nur mehr wenige Siliziumatome nebeneinander. Da ein Silizumatom 0,3 Nanometer groß ist, haben bei 5 Nanometer knapp 17 Atome Platz.


Weiter können die Schaltelemente dann kaum mehr schrumpfen, weil sich physikalische Schranken bemerkbar machen würden. Ein Transistor, der nur wenige Atome dick wäre, enthielte nicht mehr genug bewegliche elektrische Ladungen, um wie gewohnt zu funktionieren. Zudem treten in diesen Dimensionen quantenmechaniche Effekte auf.



https://www.pc-magazin.de/ratgeber/moore-law-report-ende-2020-1938131.html

 

[ZeXes]

Aber wenn Intel die "magische Grenze" erreicht hat, was will man danach machen? Ich meine Intel will doch auch in Zukunft viel Geld verdienen ..

Wird man Silizium aufgeben und Prozessoren aus Graphen oder anderen 2D Materialien bauen ?

 

[Skaro]

2019 will Intel die Breite von 5 Nanometer erreichen

Das Ziel hat man etwas verfehlt. 2019 will man mal 10nm schaffen, damit kämpft Intel nun fast 4 Jahre mit rum und hat es immer noch nicht für die Massenproduktion fertig.

 

[new Account()]

Ich meine Intel will doch auch in Zukunft viel Geld verdienen ..

Wenn die Grenze erreicht sein sollte (vielleicht haben sie ja schon Ideen, wie sie weiter Verbesserungen durchführen können, sei es mehr Kerne, bessere Architektur), haben dann plötzlich die Leute kein Interesse mehr CPUs zu kaufen? Wohl eher nicht.

 

[ZeXes]

Das Ziel hat man etwas verfehlt. 2019 will man mal 10nm schaffen, damit kämpft Intel nun fast 4 Jahre mit rum und hat es immer noch nicht für die Massenproduktion fertig.

Ich denke er meint damit im Labor.

 

[Laggy.NET]

Es gibt ja bei den Transistoren mehrere Größen und Abstände, die optimiert werden.

Daher ist die Frage, was genau man misst und wie man sich die Angabe "7 nm" errechnet.
Da das anscheinend nicht genau definiert ist, rechnet sich das halt jeder Hersteller so schön, wie er grad lustig ist.

Das sind halt leider mittlerweile nur noch Wischi Waschi Marketingangaben. Die machen zwar irgendwo schon noch Sinn, um eben die Fortschritte zu zeigen, aber mit der realen Strukturgröße (wie auch immer die definiert sein mag) hat das wohl nichts mehr zu tun. Somit ist, obwohl wir uns der <1 nm langsam nähern, real wohl noch genügend optimierungsspielraum für die nächsten ~20 Jahre da. Die Geschwindigkeit mit der Fortschritte erzielt werden, wird aber wahrscheinlich bis dahin stark abflachen.

Und was man bis dahin vor hat, um auch in ferner Zukunft noch weiter zu machen kann man heute nicht sagen. (Ausser hier ist jemand, der sich mit Grundlagenforschung in dem Bereich beschäftigt, oder aktiv in der Entwicklung involviert ist) Neuronale Netzwerke werden wohl verstärkt eine Rolle Spielen. Sieht man ja mittlerweile an den Smartphone Chips und Nvidias Tensor Cores. Solche Netzwerke können z.B. in nem großen Rechnezentrum Trainiert werden. Das Ergebnis wird dann auf die Chips der Consumer übertragen, um bestimmte Aufgaben mit deutlich erhöhter Effizienz zu bewältigen.

 

[Rollensatz]

keine "Angst" - es geht immer weiter . Geforscht wird aktuell an Materialien wie Indium-Antimonid, Germanium, Graphit, organischen Stoffen und Lichtleitern. Im Labor übertreffen alle Techniken und Materialien die Derzeitigen um das 50-100 fache, gemessen an Strukturbreite, Stromverbrauch, Kosten und Hitzeproduktion.

 

[xvaranx]

Ich denke, dass die Entwicklung nicht mehr zu kleineren Leiterbahnen führen wird, sondern die Architektur wird sich von 2D auf 3D ändern. So wie z.B. ein Cube, wo mehr 2D-Leiterbahnen miteinander verknüpft werden und somit die Rechenpower entsprechend gesteigert und der Energie- und Wärmeverlust reduziert werden kann.

 

[Vitec]

Aber wenn Intel die "magische Grenze" erreicht hat, was will man danach machen? Ich meine Intel will doch auch in Zukunft viel Geld verdienen ..

Wird man Silizium aufgeben und Prozessoren aus Graphen oder anderen 2D Materialien bauen ?

Grenze: 5 Nanometer , wobei hier dann auch die wirtschaftliche Komponente hinzukommt. Gibt es genug Professionelle abnehmer kann man evtl auch 4nm mit extremen kosten noch irgendwie durchdrücken.

Lösung : Quantensysteme bzw. siehe Rollensatz 2 Antworten über mir

 

[SpamBot]

Größe ist nicht alles. Komplexität und einfach clevere Ideen können da auch richtig was vorwärts bringen. Als Gedankenexperiment: Man entwickelt heute eine CPU im 130 nm verfahren wie damals den Pentium III. Ich wette man kommt ohne Probleme auf die 10 - 20 Fache Leistung.

 

[Nizakh]

Ich denke das die physikalischen Grenzen noch lange nicht erreicht sind. Als nächstes wird wohl mit Elektronenspin und irgendwann wahrscheinlich mit Quarks (https://de.m.wikipedia.org/wiki/Quark_(Physik)) gearbeitet.

 

[xvaranx]

Ich finde, der Mensch selber ist am Ende seiner kognitiven Fähigkeiten angelangt. Die künstliche Intelligenz wird übernehmen und entwickeln.

 

[SpamBot]

Ich finde, der Mensch selber ist am Ende seiner kognitiven Fähigkeiten angelangt. Die künstliche Intelligenz wird übernehmen und entwickeln.

Das wird echt Spannend. Aber Problematisch ist wohl noch lange Zeit die Rechenleistung. Hab hier und dort mal ein paar Dinge bei uns im Maschinenbau gesehen. Da ist dann ein Cluster 14 Tage am Rechnen und am Ende kommt Grütze raus. Nach 4-5 Anläufen hat man dann Startparameter soweit angepasst aber beim nächsten Projekt geht es wieder in die Hose.

 

[florian.]

Fortschritt bedeutet doch nicht in erster Linie kleinere Strukturbreite.
Fortschritt kommt durch Kosten pro Leistung zusammen.

wenn ein Chip in 50 Jahren mit einer Fläche von 10000mm² gleich Teuer herzustellen ist wie heute ein ~800mm²
wenn ein Chip aus 100 Layern besteht und gleich Teuer ist wie heute ein planar Chip.
wenn ein Chip dann aus 100 Trillarden Transistoren statt aus 20 Milliarden besteht,

Dann haben wir immer noch einen extremen Fortschritt, völlig egal ob da 10nm oder 0,1nm dran steht.

 

[mieze78]

Was denkt ihr dazu? Sind wir dem kritischen Punkt nahe?

der kritische punkt ist atm ASML und wann die tools für EUV bei Intel und Samsung sowie tsmc ankommen: glofo ist schonmal raus.

ab 2020/21 wird dann ein node-nasengepopel wie einst bei 28nm kommen; also bis 2026 ist erstmal soweit alles paletti

 

[Sorigir]

Wenn ich die neuen nvidia Chips so anschaue dann haben Prozessoren in 8 Jahren vermutlich die Größe einer Pizza und 500W TDP. Beim Takt dürfte mit der üblichen Halbleitertechnologie das Ende im 5GHz~Bereich auch bereits erreicht sein.

Aber wer weiß - vielleicht erfolgt ja sogar ein komplettes Umdenken in großen Bereichen der Technik, wie Schauberger schon sagte: "Ihr bewegt falsch: Implosion statt Explosion".

 

[mieze78]

IoT.

E-Mails schreiben kannste dann auch vom Toaster aus. Wer produktiv bleibt bekommt dank EUV noch genügend Leistung.

Der Endkunde bleibt eh nach wie vor nur Konsument, da bleibt dank Breitband Ausbau genug fürs Wohnzimmer dank streaming.

Tippe mal in 5 Jahren wird sich eh vieles im discret segment verschieben. Die aktuellen preise sind da nur ein kleiner erster schritt dahin.

 

[Holt]

Die Frage "Wann wird bei den Fertigungsverfahren der kritische Punkt erreicht?" kann man einfach so beantworten: Bei jedem jeweils aktuellen Fertigungsverfahren ist jeweils das aktuelle Limit erreicht! Wo das Limit in Zukunft liegen wird, kann man schwer vorhersagen, es wird wohl einmal eine technische und vermutlich vorher eine wirtschaftliche Grenze geben, denn die Kosten für die Entwicklung des Prozesses wie die der Chips explodieren mit jedem Shrink und man hat ja auch gerade erst an der Aufgabe des 7nm von GF gesehen, wie schwer die Kosten wiegen und man sieht ja auch schon seit Jahren, dass die Konzentration bei den Fabs immer mehr zunimmt.