Forscher entwickeln 1 Nanometer winzigen Transistor

[PCGH-Redaktion]

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Bislang glaubte man, das Mooresche Gesetz sei inzwischen an seine Grenzen gekommen. Viele Forscher waren der Meinung, dass Transistoren mit weniger als 5 nm großen Gates nicht funktionstüchtig wären. Ein amerikanisches Forscherteam hat nun einen funktionierenden Transistor mit 1-nm-Gate gebaut.

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[Salatsauce45]

Hier ein längerer Artikel dazu (Englisch)
Berkeley researchers have created a working 1nm transistor...10nm CPUs suddenly seem fat | PCGamesN

Fazit des ganzen: Es wird in den nächsten Jahren oder gar Jahrzehnten für Chips nicht realisierbar.

 

[Hackfleischhirn]

Niemand erwartet, dass es morgen schon einen 1nm Prozessor von Intel gibt. Eine Dekade wird man da bestimmt noch ins Land gehen sehen.
Aber allein schon die Tatsache, dass es noch weiter mit der Schrumpferei geht ist doch ne super Nachricht. Außerdem dürfte das auch Einfluss auf die Speichertechnologien haben
Ich freu mich schon auf die Performance von so einem Gerät, sei es CPU, GPU oder SSD

 

[Salatsauce45]

Kam wohl falsch rüber, ich bin natürlich auch darüber erfreut, das man bei der Strukturgröße weiter kommt. Es war ja nur eine Frage der Zeit bis man vom Silizium wegkommt...

 

[Bunny_Joe]

Man kann ja auch wieder bei 180nm anfangen, wenn dafür Materialien verwendet werden, mit denen die Transistoren jenseits der 100GHz schalten^^

 

[Bevier]

Das Ende vom Silizium ist noch lange nicht erreicht. 16nm sind eben keine 16nm, sondern werden nur so genannt. Das selbe gilt für alle kleineren Fertigungsgrößen. Bis wir bei der absoluten Grenze und echen 5nm angekommen sind, dauert noch eine ganze Weile. Zwischenzeitlich werden dann auch alternative Werkstoffe für die Serienproduktion reif.

 

[XD-User]

Selbst wenn das ganze machbar sein sollte, wie groß ist wohl der Aufwand für Chips mit solchen Transistoren?
Sehr interessat, aber auch noch sehr weit entfernt.

Aber was macht das Martking der FABS dann aus diesen Größen
" Der neue 0.1X NM Prozess - Kleiner wirds defintiv nicht "

 

[The-GeForce]

Es gibt unterschiedlich schwere Elektronen? Also mit tatsächlich messbaren Masseunterschied? Und in Berkeley haben sie eine Möglichkeit das zu messen? Donnerwetter, entweder haben sie neuerdings einen vernünftigen Teilchenbeschleuniger oder der Autor der News hat sich vertan. Von einer messbedingten Schwankung abgesehen haben Elementarteilchen nämlich stets die gleiche Masse. Und nach theoretischer Teilchenphysik klingt diese News nicht.

 

[wuselsurfer]

Selbst wenn das ganze machbar sein sollte, wie groß ist wohl der Aufwand für Chips mit solchen Transistoren?
Sehr interessat, aber auch noch sehr weit entfernt.

Als ich den ersten Laptop von Toshiba gesehen hab, hab ich auch gesagt: "Das wird nie etwas!".
So kann man sich irren ... .

Die Elektronik hat mich in den letzten 40 Jahren immer wieder mit Durchbrechen und Umgehen endgültiger Grenzen überrascht.
Ich hoffe das bleibt so.

Es gibt unterschiedlich schwere Elektronen? Also mit tatsächlich messbaren Masseunterschied? .

Na, was Masse ist und wo sie herkommt, weiß doch die Physik bis heute nicht.
Auch wenn das Higgs-Boson gefunden wurde.

Und die Quantentheorie kann sie auch nicht erklären.
Evtl. die Stringtheorie, aber die Rechnerei mit 11-dimensionalen Variablen ist mir zu stressig.

 

[Sirius3100]

Es gibt unterschiedlich schwere Elektronen? Also mit tatsächlich messbaren Masseunterschied? [...]

Jain. In der Physik verwendet man manchmal Quasiteilchen, um kompliziertere Phänomene zu veranschaulichen (z.b. Phononen). Diese "Teilchen" teilen sich dann meist fast alle Eigenschaften der echten zugehörigen Teilchen nur an wenigen Punkten gibt es Unterschiede. Auch hier wird es sich also um Quasielektronen handeln; vielleicht auch um Elektronenlöcher (ein anderes Quasiteilchen). Kann mich nicht mehr so ganz genau an die Vorlesungen erinnern.

 

[takan]

Es gibt unterschiedlich schwere Elektronen? Also mit tatsächlich messbaren Masseunterschied? Und in Berkeley haben sie eine Möglichkeit das zu messen? Donnerwetter, entweder haben sie neuerdings einen vernünftigen Teilchenbeschleuniger oder der Autor der News hat sich vertan. Von einer messbedingten Schwankung abgesehen haben Elementarteilchen nämlich stets die gleiche Masse. Und nach theoretischer Teilchenphysik klingt diese News nicht.

das wurde unverständlich formuliert bzw. "vereinfacht". die elektronen haben es schwerer. wie beschrieben, hat es schmiereigentschaften und hat denke ich mal keine "starre" struktur. quantenteilchen wie elektronen können lichtgeschwindigkeit im vakuum erreichen und wie du weißt, je mehr steine im weg liegen, desto langsamer ist es. grob vereinfacht gesagt.

kann mich auch irren, habe leider kein phd. :>

 

[Sirius3100]

[....]
kann mich auch irren, habe leider kein phd. :>

Hab zwar auch keinen PhD (nur `nen M.Sc. und dann auch nicht ganz in der Fachrichtung), aber das passt schon so einigermaßen. Statt bei der Rechnung immer einen Korrekturfaktor mitschleppen zu müssen der die "Schwierigkeit der Bewegung" der Teilchen beschreibt, steckt man diesen einfach in Masse und nennt das dann effektive Masse (bei Elektronenlöchern, also fehlenden Elektronen, ist es nochmal etwas komplizierter, aber es läuft immer noch darauf hinaus).

Bei der Relativitätstheorie macht man es ja ähnlich wenn man Lorentzfaktor mit in die (Ruhe-)Masse der Teilchen aufnimmt und dann von einer effektiven/relativistischen Masse spricht. In der Schule und in populärwissenschaftlichen Medien spricht man dann ja sogar davon dass Teilchen bei Bewegung schwerer/massereicher würden (an der Uni sollte man aber besser sagen dass sich der Lorentzfaktor erhöht).

 

[Haemi]

Mal abgesehen von "kleinere Transistoren = mehr Transistoren" und "schneller schaltende Transistoren = höherer Takt", welche anderen Möglichkeiten gibt es noch um die Leistung zu steigern? Quantencomputer schonmal nicht, weil die nur bei speziellen Problemen schneller sind als klassische Prozessoren.

 

[Sirius3100]

Mal abgesehen von "kleinere Transistoren = mehr Transistoren" und "schneller schaltende Transistoren = höherer Takt", welche anderen Möglichkeiten gibt es noch um die Leistung zu steigern? Quantencomputer schonmal nicht, weil die nur bei speziellen Problemen schneller sind als klassische Prozessoren.

Es wird z.b. daran geforscht den Speicher direkt zu den einzelnen Transistoren zu bringen, bzw. Transistoren zu haben die selbst auch als Speicher fungieren (Stichwort Memristor bzw. Memcomputer). Davon würden zwar auch nicht alle Anwendungen profitieren aber vermutlich deutlich mehr als das bei Quantencomputern der Fall wäre.

Besonders Deep Learning Systeme würden davon profitieren, da dann die Gewichtungsfaktoren direkt bei den Recheneinheiten gespeichert werden könnten. Unser Gehirn trennt auch nicht klar zwischen Speicher- und Recheneinheiten und Deep Learning Systeme kommen der Funktionsweise unseres Gehirns ja doch relativ(!) nahe.

Bin bei dem Thema allerdings auch nur interessierter Laie. Wahnsinnig viel mehr kann ich also nicht dazu sagen.

 

[Haemi]

Es wird z.b. daran geforscht den Speicher direkt zu den einzelnen Transistoren zu bringen, bzw. Transistoren zu haben die selbst auch als Speicher fungieren (Stichwort Memristor bzw. Memcomputer). Davon würden zwar auch nicht alle Anwendungen profitieren aber vermutlich deutlich mehr als das bei Quantencomputern der Fall wäre.

Besonders Deep Learning Systeme würden davon profitieren, da dann die Gewichtungsfaktoren direkt bei den Recheneinheiten gespeichert werden könnten. Unser Gehirn trennt auch nicht klar zwischen Speicher- und Recheneinheiten und Deep Learning Systeme kommen der Funktionsweise unseres Gehirns ja doch relativ(!) nahe.

Bin bei dem Thema allerdings auch nur interessierter Laie. Wahnsinnig viel mehr kann ich also nicht dazu sagen.

Klingt jetzt auch so, als wäre es hilfreicher bei paralleler Verarbeitung und weniger bei Serieller. Wird wohl irgendwann mehr in Richtung Spezialisierung gehen und weniger darum die allgemeine Leistung zu verbessern.

 

[Pu244]

Quantencomputer schonmal nicht, weil die nur bei speziellen Problemen schneller sind als klassische Prozessoren.

Kommt darauf an, man kann die Teile auch eventuell mit herkömmlichen Computern Programmieren. Eine Quanten-GeForce hätte wohl keine Probleme einen 128K Hologrammprojektor, mit einer Auflösung von 122880x69120x69120@1000Hz (ein 16:9:9 Format) zu beliefern. 587 Petapixel pro Sekunde dürfte man mit herkömmlichen Computern wohl nicht erreichen, mit einen Quantencomputer wäre das wohl, zumindest theoretisch machbar.

Das Problem ist natürlich das man erst einmal so einen Computer entwickeln muß, der dann auch noch gegen die normalen PC Systeme anstinken soll (nur so kann man die Dinger verkaufen, damit sich das ganze von selbst trägt). Der Quantencomputer ist da schon recht weit fortgeschritten, auch wenn man ihn, in Sachen Rechenleistung, heute noch mit den Fingern schlagen kann. Mal schauen ob uns der 1nm Transistor irgendwann begegnen wird, immerhin ist er ja fast soweit wie Graphen, Silicen und Germanen, in die auch große Hoffnungen gesteckt werden.

 

[cPT_cAPSLOCK]

Es gibt unterschiedlich schwere Elektronen? Also mit tatsächlich messbaren Masseunterschied? Und in Berkeley haben sie eine Möglichkeit das zu messen? Donnerwetter, entweder haben sie neuerdings einen vernünftigen Teilchenbeschleuniger oder der Autor der News hat sich vertan. Von einer messbedingten Schwankung abgesehen haben Elementarteilchen nämlich stets die gleiche Masse. Und nach theoretischer Teilchenphysik klingt diese News nicht.

In der Halbleitertechnik spricht man von "effektiven Massen". Das hat nichts mit der eigentlichen Masse des Ladungsträgers zu tun, sondern ist im Endeffekt nur eine Näherung, wie stark Ladungsträger in einem bestimmten Material durch elektrische Felder beschleunigt werden können. Das Elektron/ Loch wird nach Material nicht schwerer oder leichter, aber je langsamer es beschleunigt werden kann, desto höher die "effektive Masse".
Makroskopisch kannst du dir das so vorstellen: wenn du eine schwere Eisenkugel in Luft und in Wasser anschiebst, dann wird sie im Wasser mit der selben Kraft schwächer beschleunigt werden. Natürlich ist die Umgebung der Faktor, der hier das ganze limitiert, man könnte es aber auch anders betrachten: die Beschleunigung errechnet sich über F=m*a und die Kraft hat sich nicht geändert, dafür aber die Beschleunigung. Um das wieder in den Griff zu bekommen, ist die für die Beschleunigung relevante Masse im Wasser scheinbar gestiegen.
Mehr dazu: Effektive Masse – Wikipedia
Ein normaler Silicium-Transistor hat in diesen Größenordnungen das Problem, dass Source und Drain durch Tunnelströme quasi kurzgeschlossen werden und keine Sperrwirkung mehr erreicht werden kann.
Die Entwicklung ist ein toller "Proof of Concept", aber eine Relevanz für unser aller Hobby wird das erstmal nicht haben. Die ganze Geschichte hat nämlich ein riesiges Problem: kein Silicium. Dennoch bin ich gespannt, wie die Geschichte weitergeht. Irgendwann ist halt der Silicium-MOSFET am Ende, und dann muss was neues her.

Mal abgesehen von "kleinere Transistoren = mehr Transistoren" und "schneller schaltende Transistoren = höherer Takt", welche anderen Möglichkeiten gibt es noch um die Leistung zu steigern? Quantencomputer schonmal nicht, weil die nur bei speziellen Problemen schneller sind als klassische Prozessoren.

Auf Anwendungen spezialisierte Schaltungen. Stichwort: "More than Moore".
Wenn du viele spezialisierte Schaltungen auf einem Chip hast, von denen jede effektiver arbeitet als ein x86/ARM-Core, dann holst du theoretisch auch einen Geschwindigkeitsvorteil raus.
Das bleibt aber ein Konzept. Wirkliche Beispiele gibt es meines Wissens nach noch keine. Die Industrie ist auf nach wie vor damit beschäftigt, zu skalieren - klappt ja aktuell auch noch. Stichwort an dieser Stelle: "More Moore".

gRU?; cAPS

 

[DKK007]

Auf Anwendungen spezialisierte Schaltungen. Stichwort: "More than Moore".
Wenn du viele spezialisierte Schaltungen auf einem Chip hast, von denen jede effektiver arbeitet als ein x86/ARM-Core, dann holst du theoretisch auch einen Geschwindigkeitsvorteil raus.
Das bleibt aber ein Konzept. Wirkliche Beispiele gibt es meines Wissens nach noch keine. Die Industrie ist auf nach wie vor damit beschäftigt, zu skalieren - klappt ja aktuell auch noch. Stichwort an dieser Stelle: "More Moore".

Wobei man das ja mit AVX und hardcodierten Videocodecs schon macht.

 

[cPT_cAPSLOCK]

Wobei man das ja mit AVX und hardcodierten Videocodecs schon macht.

Alles klar, danke für die Richtigstellung!
gRU?; cAPS

 

[Pu244]

Auf Anwendungen spezialisierte Schaltungen. Stichwort: "More than Moore".

Wobei "More than Moore" nichts weiter als Marketingbullshit ist, um zu verschleiern, das man sich wieder auf die guten alten Spezialchips verlassen muß, wenn es nicht mehr weiter geht. Von daher ist es nichts neues, sondern eher etwas uraltes, aus Zeiten, in denen die CPU nicht gereicht hat um diverse Aufgaben zu übernehmen.

Das bleibt aber ein Konzept. Wirkliche Beispiele gibt es meines Wissens nach noch keine.

Klar gibt es die und zwar zuhauf. Das naheliegendste Beispiel ist die Graka (das letzte, das in modernen PCs von den Spezialprozessoren übrig geblieben ist) oder willst du die 3D Grafik lieber auf der CPU berechnen (vor der Jahrtausendwende war das normal)? Dann gibt es noch die echten RAID Controller (bei den Onboarddingern wird das per Software erledigt). Für die Videobearbeitung gab/gibt es diverse Speziallösungen, die recht einfach auch mit größeren Datenmengen umgehen können, heute ist das meiste in die Graka gewandert. In Erinnerung geblieben seinen sollten auch noch die alten MPEG2 Karten, welche die Systemvoraussetzungen für die DVD Wiedergabe von einem P2-400 auf einen P1- 133 herabgesetzt haben und gleichzeitig noch die bessere Qualität geliefert haben, ähnliches gab es auch für die Video CD und den 386er aufwärts, der es dann mit über 10 mal so schnellen Pentiums aufnehmen konnte. Soundkarten haben sich früher auch um alles gekümmert, seit AC97 ist die CPU dafür zuständig. In meinem i7 3770 und dem i3 4030U gibt es einen AES Prozessor, der um eine vielfaches schneller ist als die CPU.

Die Schattenseite ist jedoch das Spezialprozessoren zwar das, für das sie konstruiert wurden, extrem gut können, dafür aber keinen Deut mehr. Der AES Prozessor nutzt mir im Moment gar nichts, da ich, vor knapp einem Jahrzehnt, angefangen habe meine HDDs mit dem besseren und sicheren (und auf meinem Athlon XP über 15% schnelleren) Twofish zu verschlüsseln. Ich bräuchte also einen Twofishspezialprozessor, der auch noch von Truecrypt unterstützt werden müßte (was nicht geht, da das Projekt eingestellt ist (danke NSA!!!). Die alten MPEG(2) Karten können zwar hervorragend VCDs und DVDs wiedergeben, dafür sind sie bei DivX, Xvid und wie sie alle heißen, absolut nutzlos. Bei einem RAID Controller sollte man sich fragen ob die 400-500€ zusätzlich nicht besser in einem 6 oder 8 Kernigen i7 aufgehoben wären? Das hat den Spezialprozessoren am Ende großteils das Genick gebrochen, mit Ausnahme der Graka, auch in Zukunft wird man wohl erst den Verbrauch steigern (250W je CPU sind möglich) und dann auf mehrere Sockel gehen, um den Verbrauch noch weiter zu steigern (mach dich schon mal auf den 2000W+ PC gefasst).