1.200 Transistoren: Student fertigt eigenen Chip in seiner Garage

[PCGH-Redaktion]

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Sam Zeloof, ein 22-jähriger Student aus den USA, hat in seiner Garage einen funktionsfähigen Chip gebaut.

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[NatokWa]

Jetzt schon auf mehreren Seiten davon gelesen aber eine Frage bleibt jedesmal völlig offen : Was KANN der jeweilige "Chip" ?

Ein "Chip" mit gerademal 6 Transistoren dürfte praktisch NICHTS können ..... die 14 Kontakte am Träger sind da schon fast als Witz zu sehen ..... 100 Transistoren auf nem Chip und davon dann gleich 12 Kombiniert ? Wieder die Frage . Was KANN das Teil ?

Wenn man nämisch liest das er als nächstes an einem Design arbeitet welches "einfache Aditionen" kann, sagt das indirekt aus das diese Z1/2 "Chips" nichtmal DAS können, also bestenfalls ein Schaltraster dar stellen ....

Das einzig wirklich interessante hier ist die ART wie er das gemacht hat, wenn sich auch einiges davon mit deutlich einfacheren Mitteln und ohne Zweckentfremdung einzelner Geräte problemlos bewerkstelligen lassen würde ......

 

[onkel-foehn]

Meinen Respekt hat der Jung
ALLE "großen" haben ja bekanntermaßen in der Garage ihren Start gemacht ...

Außer der Zuse, das war glaub im Wohnzimmer der Eltern

MfG Föhn.

 

[Drayygo]

Das einzig wirklich interessante hier ist die ART wie er das gemacht hat, wenn sich auch einiges davon mit deutlich einfacheren Mitteln und ohne Zweckentfremdung einzelner Geräte problemlos bewerkstelligen lassen würde ......

Witzig, ich finde gerade die Zweckentfremdung der verschiedenen Geräte super interessant.

 

[binär-11110110111]

"Sein Chip ist ein einfaches 10 × 10-Array von Transistoren, um den Prozess zu testen, zu charakterisieren und zu optimieren, aber dies ist ein großer Schritt näher an fortschrittlicheren DIY-Computerchips. Der Intel 4004 hat 2.200 Transistoren und er hat jetzt 1.200 auf demselben Stück Silizium hergestellt".

Daher ist es naheliegend, daß der Chip derzeit "nichts" kann, was sich aber ändern soll. Es geht ihm prinzipiell ums Verständnis des Herstellungsverfahren.

Quelle

 

[TheGermanEngineer]

Jetzt schon auf mehreren Seiten davon gelesen aber eine Frage bleibt jedesmal völlig offen : Was KANN der jeweilige "Chip" ?

Andere Quellen sprechen beim Z1 von einem Amplifier, beim Z2 von einem transistor array. Von letzterem sollen 12 Exemplare gefertigt worden sein, von denen einer fehlerfrei arbeitet, die anderen immerhin eine Funktionalität von 80% erreichen.

Hin und wieder lohnt es sich die verlinkten Quellen anzuklicken .
Sinn und Zweck ist einzig und allein die Machbarkeit. Zumindest Ersteres ist im engeren Sinne ein brauchbares Bauteil, welches sich aber sicher einfacher und günstiger als fertiges Exemplar im DIP-Sockel o.ä. kaufen lässt. Letzteres ist dagegen wohl eher eine Studie, wie klein man einen Homemade-Prozess bekommt.

 

[Horst_Koehler]

Ambitionierte Studenten, die sich an aussergewöhnliche Projekte wagen, sind immer zu gebrauchen.

 

[Maverick3k]

Witzig, ich finde gerade die Zweckentfremdung der verschiedenen Geräte super interessant.

Also ich finde das super faszinierend

Ich mein, eigene CPU bauen, WTF?!

 

[Standeck]

Geile Sache: Baut euch eure RTX GPU einfach selbst.

 

[HisN]

Alter, keine Nachricht ohne Rechtschreib- oder inhaltlichem Fehler.
Schafft euch nen Lektor an, wirklich. Das ist megapeinlich.

Ich bin ja Halb-Legastheniker, aber selbst mir fällt das immer wieder auf.

Der erste Chip, den Zeloof Z1 nannte, verfügte über sechs Transistoren und wurde in 1751 μm gefertigt und war eine Art Testlauf. Die zweite Generation, der Z2, ist dagegen weitaus komplexer, mit 100 Transistoren in einem 300-nm-Verfahren (0,3 μm).

Ich dachte er hat 1200 Transistoren belichtet und nicht 100.

 

[Khabarak]

Alter, keine Nachricht ohne Rechtschreib- oder inhaltlichem Fehler.
Schafft euch nen Lektor an, wirklich. Das ist megapeinlich.

Ich bin ja Halb-Legastheniker, aber selbst mir fällt das immer wieder auf.



Ich dachte er hat 1200 Transistoren belichtet und nicht 100.

PCGH hat einfach die Transistoren aller 12 Chips zusammengezählt.

 

[TheGermanEngineer]

Ich dachte er hat 1200 Transistoren belichtet und nicht 100.

Ich glaube das kann man rein aus dem Text teils auch falsch verstehen, für den Z2 wurden nämlich insgesamt 1200 Transistoren belichtet. 12 Arrays zu je 100 Transistoren. Dann geht es auf.

 

[FetterKasten]

Wär doch was, in Zukunft belichtet man sein Silizium einfach selbst und Chipmangel Ade

 

[Drayygo]

Alter, keine Nachricht ohne Rechtschreib- oder inhaltlichem Fehler.
Schafft euch nen Lektor an, wirklich. Das ist megapeinlich.

Ich bin ja Halb-Legastheniker, aber selbst mir fällt das immer wieder auf.



Ich dachte er hat 1200 Transistoren belichtet und nicht 100.

Dabei ist da doch extra ein Bildchen, das zeigt, wie die 1200 Transistoren zustande kommen

 

[HisN]

Genau, es sind 12x Z2, und nicht ein Z2
Jedenfalls steht das neben dem Bildchen. Oder nicht?

 

[Drayygo]

Ja, es sind 12 Z2 auf dem Chip, was bei 100 Transistoren pro Z2 = 1200 ergibt. Zugegeben, es geht nicht eindeutig aus dem Text hervor, aber ein inhaltlicher Fehler ist das dennoch nicht.

 

[HisN]

Na dann will ich nix gesagt haben^^

 

[PCGH_Torsten]

Jetzt schon auf mehreren Seiten davon gelesen aber eine Frage bleibt jedesmal völlig offen : Was KANN der jeweilige "Chip" ?

Ein "Chip" mit gerademal 6 Transistoren dürfte praktisch NICHTS können ..... die 14 Kontakte am Träger sind da schon fast als Witz zu sehen ..... 100 Transistoren auf nem Chip und davon dann gleich 12 Kombiniert ? Wieder die Frage . Was KANN das Teil ?

Wenn man nämisch liest das er als nächstes an einem Design arbeitet welches "einfache Aditionen" kann, sagt das indirekt aus das diese Z1/2 "Chips" nichtmal DAS können, also bestenfalls ein Schaltraster dar stellen ....

Das einzig wirklich interessante hier ist die ART wie er das gemacht hat, wenn sich auch einiges davon mit deutlich einfacheren Mitteln und ohne Zweckentfremdung einzelner Geräte problemlos bewerkstelligen lassen würde ......

Für einen 1-Bit-Volladierer braucht man 24-25 Transistoren, dass heißt selbst ohne Steuerungslogik würde ein 100-Transistoren-Schaltkreis für sich genommen maximal für eine 4-Bit-Addition ausreichen – 3 Bit (also maximal "7+7"), wenn man noch etwas Ein- und Ausgabe intern erledigen will. Als reines Testobjekt für die Lithographiemthoden wird dieses Design hier also nur Testelemente enthalten.

Historische Schaltungen, die tatsächlich eine nutzbringende Funktion erfüllen konnten, wurden auf diesem Technik-Niveau noch aus mehreren Chips aufgebaut; eine Großrechner-CPU war tatsächlich eine "Unit", verteilt über mehrere Platinen*. Der 4004 gilt nicht umsonst als erster Serien-Mikroprozessor überhaupt und hatte bereits 2.300 Transistoren am Stück. Er arbeitete nativ aber ebenfalls nicht über die Zahl 15 hinaus, sondern war zwingend auf RAM und drei weitere Begleitchips angewiesen, um auch nur die Aufgaben eines einfachen Taschenrechners zu erfüllen. Der Zilog Z80, der wohl als erster Chip so eingesetzt wurde, dass man von einem Prozessor im heutigen 1-Chip-Sinne sprechen könnte (statt "eine Reihe von Schränken, die wir ggf. geschrumpft haben"), hatte bereits 8.500 Transistoren — bis dahin ist es von Z1 und Z2 also noch ein weiter Weg.


Hier mal ein Bastler-Beispiel, wie komplex allein die Verschaltung so einer CPU aussieht, wenn die resultierende Leistung an so etwas wie einen Computer erinnern soll:

BMOW 1 Computer | Big Mess o' Wires

www.bigmessowires.com

Die verwendeten Logik-Chips in dem Projekt könnten tatsächlich in der Größenordnung weniger dutzend bis einiger hundert Transistoren liegen, Speicherbausteine im entsprechenden Format erreichen aber schon mehrere tausend.

 

[PureLuck]

Interessantes DIY-Projekt, aber er erfindet doch nichts neu.
Dass der "Progress" da schneller als früher von statten geht, ist nicht wirklich erstaunlich.

 

[wuselsurfer]

Ein "Chip" mit gerademal 6 Transistoren dürfte praktisch NICHTS können

Sie bilden nur die Grundlage der SRAM-Technik:
https://de.wikipedia.org/wiki/Static_random-access_memory#Eigenschaften_und_Aufbau .

..... die 14 Kontakte am Träger sind da schon fast als Witz zu sehen .....

Das hat man vom 7400 auch gesagt.

7400 – Wikipedia

de.wikipedia.org

Später wurde er milliardenfach gefertigt als Begründer der TTL-Technik.

100 Transistoren auf nem Chip und davon dann gleich 12 Kombiniert ? Wieder die Frage . Was KANN das Teil ?

Wenn man nämisch liest das er als nächstes an einem Design arbeitet welches "einfache Aditionen" kann, sagt das indirekt aus das diese Z1/2 "Chips" nichtmal DAS können, also bestenfalls ein Schaltraster dar stellen ....

Mit 6 Transistoren kann man bei geschickter Außenbeschaltung einen Vorverstärker, bi- oder astabilen Multivibrator, Komparator oder ähnliche Logiken bauen.

Bei Zusammenschaltung zu NMOS-Gattern braucht man 3 MOS-Transistoren für ein NAND-Gatter:
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Nmos_enhancement_saturated_nand.svg .
Für einen 4-bit-Adder von zwei Zahlen X und Y braucht man nur mit NAND-Gattern 4x14 Stück, also 42x3= 126 Transistoren:

Ich hab den 4. bit vergessen.
Man braucht 42x4 = 168 Transistoren, wie man leicht sieht:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e7/4Bit_Add.png .

NAND-Gatter – Wikipedia

de.wikipedia.org

Den Rest hat Torsten ja in #18 erläutert.

Interessantes DIY-Projekt, aber er erfindet doch nichts neu.
Dass der "Progress" da schneller als früher von statten geht, ist nicht wirklich erstaunlich.

Aber er hat einen Prozeß, der sonst in einem Milliarden teueren Werk unter Vollschutz der Produzenten abläuft, funktionsfähig zu Hause am Herd nachgebildet.

Und eine Gatelänge von 10µm per "Hand" gefertigt halte ich für sehr bemerkenswert.

Der I4004 lief übrigens mit 500 ... 740kHz.
Sam Zeelofs Transistoren schaffen schon 1 MHz.

Mit Z1 fing es an, mal sehen, was der Z80 macht.