IBM bringt 3D-Prozessoren

IBM hat eine Technik präsentiert, mit der Funktionseinheiten von Silizium-Chips im «Sandwich-Verfahren» gebaut werden können.

Artikel erschienen in Swiss IT Magazine 2007/08

     

In den Forschungslabors von IBM läuft die Weiterentwicklung von Computerprozessoren auf Hochtouren. Im Monatstakt werden neue Technologien präsentiert, die für den Weiterbestand von Moore’s Law sorgen sollen.
IBMs neuste Erfindung sind 3D-Chips, bei denen die Chip-Komponenten wie Schaltungen und Caches nicht mehr nebeneinander liegen müssen, sondern vergleichbar zu einem Sandwich gestapelt werden können. Dies spart nicht nur Platz, sondern auch Strom.


Allerdings sind die Chips nicht nur funktional einem Sandwich ähnlich, sondern auch physisch. So werden sie nicht aus einem monolithischen Silizium-Block hergestellt, sondern Stück für Stück wie ein Turm aufgebaut. Die Verbindung der verschiedenen Ebenen erfolgt über kleine Löcher in den Siliziumschichten, die mit Metall gefüllt werden und so den Kontakt mit den angrenzenden Schichten herstellen – «Through-Silicon-Vias», kurz TSV, nennt sich das Verfahren. Dieses ist zwar schon seit längerem bestens bekannt, wird von IBM aber erstmals dreidimensional benutzt. Intel dagegen verwendet es in der zweidimensionalen Variante beispielsweise bei einem Prozessor-Prototpyen mit 80 Kernen, der am Intel Developer Forum von Mitte April gezeigt wurde und bei dem die Kerne mit ihren Nachbarn auf diese Weise kommunizieren.



TSV ermöglicht neben dem geringeren Platz- und Energiebedarf, grössere Datenmengen zwischen den einzelnen Chip-Komponenten auszutauschen, da die Signale kürzere Wege als bisher zurücklegen müssen und zudem mehr Kanäle nutzen können. Laut IBM sollen die Signalwege um den Faktor 1000 verkürzt und die Anzahl der Informationskanäle um das hundertfache vergrössert werden können.


Erste Chips, die mit dieser Technologie gefertigt werden, will IBM 2008 auf den Markt bringen. Das erste Produkt wird ein Chipsatz für drahtlose Kommunikation sein. Weitere Applikationen für den Kommunikationsbereich werden folgen. Bis erste CPUs im TSV-Verfahren entstehen, dürfte es allerdings noch etwas dauern, da diese ein Vielfaches der Abwärme von Kommunikationschips produzieren.




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