Es hat die Größe eines Fingernagels.
Und in diesem winzigen Siliziumsplitter stecken fast 100 Milliarden Transistoren. Keine Milliarde. Nicht zehn Milliarden. Nahezu doppelt so hohe Dichte wie bei allen bisherigen hochmodernen Chips. IBM nennt dies ihren 0,7-Nanometer-Prototyp, obwohl die Bezeichnung „0,7 nm“ bereits eine kleine Lüge ist, eine Marketingkurzformel für etwas viel Seltsameres als nur klein.
Die alten Regeln gelten nicht mehr.
Sechzig Jahre lang war die Branche auf der Suche nach kleineren Unternehmen. Schrumpfen Sie den Transistor. 10 Nanometer, dann 5, dann 2. Kleiner bedeutete dichtere, schnellere und billigere Leistung. Einfache Logik. Aber wir sind gegen eine Wand gestoßen. Eine Physikwand. Huiming Bu, ein Forscher bei IBM, bringt es auf den Punkt: Diese Größennamen? Sie sind jetzt von der Realität entkoppelt. „0,7 nm“ ist kein physikalisches Maß. Es ist ein Etikett. Eine Marke.
Der eigentliche Durchbruch schrumpft nicht horizontal. Es baut vertikal auf.
„Unsere gesamte Branche skaliert seit über 60 Jahren … in der X- und Y-Achse. Es ist das erste Mal, dass wir die Skalierung in Z-Richtung ermöglichen.“
Stellen Sie sich zwei übereinander gestapelte Schichten funktionierender 2-nm-Chips vor (die Art, die Apple bereits für das nächste iPhone im Auge hat). Klingt einfach, oder? Versuchen Sie, Milliarden von Drähten zwischen diesen Schichten zu verbinden, ohne das Silizium zu schmelzen oder einen Kühlkörper zu erzeugen, der Wasser zum Kochen bringt. IBM behauptet, sie hätten es getan. Sie haben eine Möglichkeit entwickelt, zwei Schichten zu verbinden, die die elektrischen Verbindungen übernimmt, kühl bleibt und tatsächlich in Massenproduktion hergestellt werden kann. Fünfzehn Jahre Entwicklung für einen Prozess.
Warum kümmert es irgendjemanden?
Denn das Mooresche Gesetz stirbt bald oder zumindest stark aus. Aus flachem Silikon lässt sich nicht einfach mehr Saft pressen. Man muss es stapeln.
IBM verspricht, dass dieses 10 x 15 Millimeter große Wunder 50 % leistungsfähiger und 70 % energieeffizienter sein wird als die heutigen Marktführer. Kommerzielle Geräte? Vielleicht. In zehn Jahren hoffen sie. Zehn Jahre sind in der Technik eine Ewigkeit, länger als einige von uns Miete zahlen.
Der Fahrplan wird von IMEC festgelegt, dem belgischen Forschungsinstitut, das für Chiphersteller wie die UN fungiert. Der Stack von IBM passt zu ihrem Zeitplan. Andere werden wahrscheinlich folgen. Für ein einzelnes Unternehmen ist es zu teuer, allein auf die Zukunft zu setzen.
Aber es ist chaotisch. Wirklich chaotisch.
Owen Guy, ein Physiker an der Swansea University, glaubt, dass sich das ganze Gebiet in einen Zirkus verwandelt. Andere Hersteller behaupten ähnliche Dichten, aber sie betrügen – sie verwenden dicke Substrate, um die Schichten zu trennen, was eine echte 3D-Konnektivität unmöglich macht. Schwer zu kühlen, schwer zu verbinden. Rauch und Spiegel.
Wir stoßen jetzt gegen die Gesetze der Physik.
Einige Teile der neuen Chips von IBM sind fünfzehn Atome dick. Das ist winzig. Stromverlust, Quantenverrücktheit, thermische Explosionen warten darauf, passiert zu werden. Guy weist darauf hin, dass das Schrumpfen von Transistoren Ihren Laptop nicht mehr kleiner macht. Dadurch hält es im Akkubetrieb länger. Es spart Strom in Rechenzentren. Das ist jetzt das Spiel. Effizienz, nicht Portabilität.
Dann ist da noch der Albtraum der Fertigung.
Chips werden aus 300-Millimeter-Wafern geschnitzt, die Billionen von Transistoren enthalten und in Chargen geschnitten werden. Den ungetesteten Z-Achsen-Stack von IBM zu diesem Präzisionsballett hinzuzufügen, ist … entmutigend. Die Maschine führt Tausende von Vorgängen durch und trägt Isolierung und Chemikalien in Atomen auf. Unterbrechen Sie den Strom, unterbrechen Sie die globale Lieferkette.
Ist es die Kopfschmerzen wert?
IBM sagt ja. Der Rest der Welt wird es früh genug erfahren. Oder vielleicht auch nicht. Manche träumen von 0,2-Nanometer-Chips. Ein Atom breit. Ein Elektron steuert den Stromkreis. Das ist die ultimative Grenze. Wir werden es wahrscheinlich erst im Jahr 2050 erreichen, und bis dahin wird das klassische Silizium vollständig der Quantenmechanik überlassen sein.
Bis dahin stapeln wir.
