Sieben Nanometer

Forschungsallianz um IBM durchbricht Schallmauer in der Chipentwicklung

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Gemeinsam mit Wissenschaftlern von Globalfoundries, Samsung und dem New York Polytechnic Institute ist es IBM-Forschern gelungen, Testchips mit funktionstüchtigen Transistoren in Sieben-Nanometer-Technologie (nm) herzustellen.

Derzeit werden Server üblicherweise mit Prozessoren in 22- und 14-nm-Technologie betrieben; die 10-nm-Technologie befindet sich noch immer auf dem eher komplizierten Weg in die technologische Umsetzung. Mit der bislang verfügbaren Herstellungsverfahren schienen kleinere Chipstrukturen kaum möglich.

Forscher von SUNY und IBM im Reinraum mit 7-nm-Wafer
Forscher von SUNY und IBM im Reinraum mit 7-nm-Wafer

Voraussetzung für den Erfolg der Allianz um IBM waren neue Halbleiterverfahren und -technologien. Das Team stützte sich im Wesentlichen auf drei Neuerungen, mit denen unter anderem eine fast 50-prozentige Steigerung in der Flächenskalierung gegenüber der 10-nm-Technologie erreicht werden konnte. So wird im Transistorkanal zwecks Leistungsverbesserung mit Silizium-Germanium gearbeitet. Zudem ist es gelungen, Transistoren mit weniger als 30 nm Abstand zu schichten. Am wichtigsten aber sind die Fortschritte in der hoch empfindliche Extrem-Ultraviolett-Lithographie (EUVL), bei der durch extreme ultraviolette Strahlung die Strukturverkleinerung in der Chipherstellung vorangetrieben wird.

IBM hofft, das Verhältnis von Stromverbrauch und Rechenleistung kommender Systeme mit dieser Prozessortechnik um mindestens 50 Prozent verbessern zu können. So sollen Fortschritte bei künftigen Rechenprozessen in den Bereichen Big DataBig Data, Cloud und mobile Anwendungen erzielt werden. Alles zu Big Data auf CIO.de

Chipproduktion an Globalfoundries abgetreten

Im vergangenen Jahr hatte Big Blue seine Halbleiterfabriken in New York und Vermont für 1,5 Milliarden Dollar an Globalfoundries verkauft, dabei aber stets betont, das Chipdesign selbst weiter vorantreiben zu wollen, um bei Mainframes und Servern innovativ zu bleiben. Deshalb kündigte Big Blue ebenfalls an, über fünf Jahre insgesamt drei Milliarden Dollar in die Halbleiterentwicklung zu investieren. Mit Globalfoundries und Samsung arbeitet IBM seit vielen Jahren in der Global Platform Alliance zusammen.

Nahaufnahme des IBM 7nm-Node-Test-Chips, produziert im SUNY Poly CNSE in Albany, NY
Nahaufnahme des IBM 7nm-Node-Test-Chips, produziert im SUNY Poly CNSE in Albany, NY
Foto: Darryl Bautista für IBM

Intel dürfte sich angesichts der neuesten IBM-EntwicklungIBM-Entwicklung herausgefordert fühlen. Der Prozessorriese, dessen Mitgründer Gordon Moore die legendäre Prophezeiung gewagt hatte, dass sich die Schaltkreiskomponenten auf einem Transistor alle zwölf bis 24 Monate verdoppeln würden ("Moore's Law"), hatte zuletzt mit ebendieser Regel zu kämpfen. Wie das "Wall Street Journal" berichtet, verzögerte sich die Perfektionierung des 14-Nanometer-Produktionsprozesses um rund ein halbes Jahr. Alles zu IBM auf CIO.de

Dennoch ist man auch bei Intel zuversichtlich, einen 7-nm-Fertigungsprozess hinzubekommen. Wie das vonstatten gehen soll, ist unklar, Intel hält sich hier bedeckt. Doch das Unternehmen hat vier Milliarden Dollar in den Halbleiterausrüster ASML investiert. Insider glauben, dass sich Intel insbesondere auf die EUV-Tools der Niederländer verlassen wird.

Die große Frage ist nun, ob es IBM und seinen Partnern gelingen wird, die neuen Prozessoren in hohen Stückzahlen herzustellen. Mukesh Khare, bei IBM für die Halbleiterforschung verantwortlich, beschrieb den 7-nm-Produktionsprozes als "monumentale Aufgabe". Dennoch glaubt man bei IBM, dass es im Grundsatz keine Barrieren gibt und der Tag, an dem statt ein paar Milliarden mehr als 20 Milliarden Transistoren auf einem High-end-Chip platziert werden können, kommen wird. Allerdings gilt es als unwahrscheinlich, dass entsprechende Chips schon in den nächsten paar Jahren zur Verfügung stehen werden. Die Herausforderung, vom Design in die Produktion überzugehen, ist gigantisch.

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