Bericht Chipfertigung: Innovationen gestern, heute und morgen

[Hatsune_Miku]

Super geiler artikel danke dafür und gerne mehr davon
Was mich extremst wundert, Ram spannung wurde ja auch von DDR3 zu DDR4 gesenkt, in meinem fall DDR3 2000 1.490V zu DDR4 3600 1.325V, jedoch war mein DDR3 nie wärmer als 38-40° während der DDR4 gut und gerne mal die 60° knackt. Wie kann denn sowas sein ?
Hat mich letztens wirklich stark gewundert und fiel mir wieder ein wo ich das mit der ram spannung gesehen habe.
Eigentlich müsste der 4er doch aufgrund der niedrigeren Spannung kühler sein oder habe ich was übersehen ?

 

[Colindo]

Eigentlich müsste der 4er doch aufgrund der niedrigeren Spannung kühler sein oder habe ich was übersehen ?

Kommt auf die Fertigungsstufe an. Wenn die Leistungsaufnahme etwas geringer ist, die Packdichte aber deutlich höher, entsteht mehr Wärme pro Fläche. Dann wird's auch heißer.

Und mehr Takt bei gleicher Spannung bedeutet auch mehr Verluste. Kann also auch noch mit reinspielen.

 

[beckenrandschwi]

Eigentlich müsste noch SIMM RAM rein, mit 5V. Die ersten 16kbit DIL RAMs haben (im IBM PC) übrigends noch +12V/-12V und +5V benötigt. Erst im IBM XT brauchte es nur noch 5V bei dann 64kbit DILs.

 

[LamaMitHut]

Dass es hier Artikel über Innovationen in der Chipfertigung gibt aber bis heute nach fast einem Jahr keinen Test oder tiefergehenden Bericht über den Apple M1

Sowas unter einem Inhalt zu schreiben, den man woanders nur hinter einer Bezahlschranke bekommen würde ist schon etwas dreist.

Schreib du doch einen Artikel, wer hindert dich daran?

 

[der Unzensierte]

Sehr interessanter und informativer Artikel, danke dafür.

 

[Palomino]

Sehr schöner Artikel, findet man heute nicht mehr so oft. Gerade wenn man wie ich nicht so tief in der Materie drin steckt schön zu lesen.

Weshalb auch die produkte immer teurer werden. Irgendwann müssen wir für ne cpu das doppelte bezahlen. Ich rechne schon mal mit 2000 € für ne mainstream cpu die nächsten jahre. Und auch die steigerung der leistung wird immer weniger. Jo mal sehen wo es am Ende hinführen wird.

So düster würde ich es nicht sehen. Es gibt ja auch heute 6-Kern CPUs für unter 200,- Euro. Für viele Anwendungen reichen die locker aus. Klar besser geht immer, aber auch jede neue, aufwendige Technologie hat eine Lernkurve und wird mit der Zeit günstiger.

Ansonsten darf man damit rechnen dass Cloud- und Onlinedienste in der Zukunft eine stärkere Rolle spielen werden. Dafür kannst Du dir als Privatanwender dann die teure Hardware sparen. Schon zu Zeiten der PS3 gab es Gerüchte, die nächste Konsole bräuchte keine Hardware mehr sondern wäre einfach eine App auf dem Fernseher.

 

[pipip]

Dass es hier Artikel über Innovationen in der Chipfertigung gibt aber bis heute nach fast einem Jahr keinen Test oder tiefergehenden Bericht über den Apple M1

Wieso wird der "Apple M1" denn anders gefertigt ? Setzt der nicht auf grundlegende Schaltungen wie im Bericht erwähnt ? Dachte die lassen auch bei TSMC fertigen ?

@Colindo

Der Emitter ist höher dotiert als die Basis, welche wiederum höher dotiert ist als der Kollektor.

Ich meine deshalb die Benennung.

n... Dotierung => Elektronen
p... Dotierung => Defektelektronen bzw Löcher.

(npn oder pnp)

bsp npn
Emitter => "aussenden" (Elektronen) (n)
Basis => Rekombination der RLZ (mit Löcher). Überwiegt Typ Elektronen driften sie weiter ab (p)
Kollektor =>"sammeln" (n)

Auch interessant im Zusammenhang neben einfachen Halbleiterübergänge wie np und pn ist auch Schottky Diode, falls es wem interessiert.
https://de.wikipedia.org/wiki/Schottky-Diode

Eigentlich entstehen gesuchte Effekte durch dotieren und schichten. Bei MOSFET kommen dann noch (Isolier bzw) Sperrschicht hinzu, bei denen man dann mit Feldeffekten arbeitet.

Toller Artikel auf alle Fälle

 

[McLovin14]

Toller Artikel! Da weiß man wieder, warum man ComputerBase Pro hat!

 

[Beitrag]

@Colindo Warum sind III-V-Halbleiter für ICs interessant?

 

[slashmaxx]

Am Ende würde man nach den Nanosheets bei dem landen, oder?
Nennen wir es mal Nanogrid.

 

[Youngtimer]

Wer sich für das Thema interessiert und mal in der Nähe ist. Ich kann die Ausstellung und das HNF generell nur empfehlen.

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[Antar3s]

Super Artikel, danke

 

[Colindo]

@Beitrag Das wird immer als Materialgruppe genannt, an der zurzeit geforscht wird, um Silizium zu ersetzen. Also konkrete, anwendungsnahe Forschung, nicht nur Grundlagen. Prinzipiell sind ja alle Halbleiter interessant, aber mit GaAs und Konsorten hat man die meiste Erfahrung, was Halbleiterfertigung angeht. Die werden schon für LEDs und Laserpointer verwendet. Mal sehen, ob sich in Zukunft ein Material herauskristallisiert, was dann auch wirklich zur Anwendung kommt.

 

[PS828]

Sehr guter Artikel und nichts wichtiges ausgelassen. Respekt @Colindo als jemand der jedes dieses technischen verfahren an der Uni hatte ist mein Blick darauf natürlich ein anderer, da ist die Grundlagen des ganzen halt nicht so leicht sind ist es sicherlich nicht das zugänglichste Thema

In Zukunft wird's wohl weg vom Silizium gehen Hinsichtlich Substrat. Das Problem ist einfach die limtierte Ladungsträgerbeweglichkeit und deren Dichte. IIIV Halbleiter haben hier signifikante Vorteile.

Auch gibt's Transistoren welche nicht mit den Minoritätsladungsträgern funktionieren sondern mit den Majorität Ladungsträgern. Das erhöht die Leitfähigkeit des Kanalbereichs und die möglichen Stromdichten. Die findet man in Form von JFETs auf verschiedenen Substraten wie GaN, AlGaN, Ga2O3, SiC, AlN und Diamant.

Einige dieser Substrate haben den Vorteil in ihrer Grundform besonders schlecht Leitfähig zu sein was aber Störungen minimiert. Diese Technik wird allgemein als "semiconductor on Insulator" bezeichnet.

Zusätzlich lassen sich mit solchen keramischen Halbleitern hervorragend Dioden und Hochleistungselektronik bauen da die neuen Materialien extrem hohe Durchbruchsfeldstärken ermöglichen.

Ergänzung (3. September 2021)

Was auch spannend ist ist eine 2DEG Schicht im Kanalbereich. Damit lässt sich die Beweglichkeit der Elektronen Oder Löcher noch weiter nach oben treiben. Dafür wird eine Schicht auf das Grundmaterial Abgeschieden, welche eine leicht größere Gitter-Konstante besitzt als das grundlegende Material bei gleicher Kristallstruktur. Dadurch wird das Gitter im Übergang dieser beiden Schichten gestreckt und der Raum für die Bewegung vergrößert.

Ideal klappt das mit IIIV Komplexen, möglich ist aber auch verschiedene Legierungsstufen vom SiGa System zu benutzen.

 

[Beitrag]

@Colindo Ich weiß, dass III-V-Halbleiter wegen ihrer direkten Bandlücke schon ewig für LEDs und Laser genutzt werden. Und in der Leistungselektronik wird mittlerweile ja u.a. GaN eingesetzt. Bei Logik-ICs habe ich bislang noch nicht so viel von GaAs oder anderen III-V-Halbleitern gehört. Deswegen die Frage, was man sich davon verspricht, aber hab jetzt auch selbst was gefunden.
https://en.wikipedia.org/wiki/Gallium_arsenide#Comparison_with_silicon_for_electronics
Bin aber etwas skeptisch. Der ökonomische Faktor ist sowieso eine große Hürde und wenn dann auch noch die Wärmeleitfähigkeit so viel schlechter ist und die p-Kanal-MOSFETs für CMOS-Logik noch größer dimensioniert werden müssen, bezweifle ich, dass GaAs Chancen hat mal das Halbleitermaterial für die Massenfertigung von ICs zu werden.
Scheint mir eher für Nischen wie Raumfahrt interessant zu sein.

 

[playlord18]

Sehr interessanter Artikel. Besonders für alle, die in dieser Materie nicht so bewandert sind.

Vielen Dank dafür.

 

[[wege]mini]

Sehr schöner Artikel.

Der ist gleich mal in meinen bookmarks gelandet. Es ist nun einmal einfacher, Menschen mit Artikeln aus dem Internet zu überzeugen oder zu bilden, als sie zu bitten, den eigenen Worten, Glauben zu schenken.

Erstaunlich fand ich, dass ASML aktuell von 2nm im Jahr 2025 ausgeht. Damit hatte ich persönlich nicht wirklich, im Endkundenmarkt gerechnet.

Genug Geld, ist ja im Umlauf. Gut, wenn davon die technologische Entwicklung voran getrieben wird und keine Jachten gekauft werden

mfg

 

[SIR_Thomas_TMC]

Puh, Seite 1 hab ich noch gut folgen können, Seite 2 dann nur noch 70%.Aber darum hab ich ja nach E Technik LK auch keine E Technik studiert. Danke für die gute Zusammenfassung.

 

[user_xy]

Ich bin jetzt mal so "frech" und schmeiß einfach mal so Quanten dingsbums 2.0 Prozessoren in den Raum. Die mit den Qbits

Keine Wahrscheinlichkeitsrechnung mehr, sondern 0 oder 1, und nicht vielleicht 0 aber vielleicht auch 1.

Oder würde dies Quanten Prozessoren wieder obsolet machen?

Ich mein irgendwoher muss der Fortschritt ja kommen und mehr Transistoren auf weniger Fläche mit mehr OnDie Cache und mehr Frequenz per Core und Verbrauch kann ja nicht die Endlösung sein die wir seit Jahrzehnten verfolgen.

Oder anders gesagt, belehrt mich eines besseren.

MY TWOCENTS...

 

[BaserDevil]

Die Defektdichte aktueller Prozesse gibt TSMC mit Werten um 0,09 Defekten pro cm² an, wobei hiermit der gesamte Wafer mit allen Prozessen gemeint ist. Dies ist nur in hochreinen Räumen möglich, die nicht von Menschen betreten werden.

Ist das ein Übersetzungsfehler? Natürlich arbeiten in Reinräumen Menschen, dass geht gar nicht anders. Ich vermute hiermit ist nicht der Reinraum, also die Produktionshalle gemeint, sondern es sind die Prozesskammern der Anlagen gemeint worin die Wafer ihre Prozesse bekommen, die zu 99% unter Vacuum stehen.

Trotz aller guten Artikel zu dem komplexen Thema Halbleiterfertigung muss ich immer wieder feststellen das sich jeder eine Halbleiterfertigung komplett falsch vorstellt. Egal wieviel er davon liest. Man muss es gesehen haben damit man den Wahnsinn begreift. Und selbst wenn ein Journalist Zutritt bekommt darf er keine Bilder machen womit er wieder nur alle Eindrücke beschreiben kann, was wiederum zu Fehldeutungen führt. Ein Teufelskreis. Aber im Grunde muss auch nicht jeder wissen wie das funktioniert.