(Opgelet: deze artikels werden voor 2002 geschreven en zijn dus mogelijk gedateerd)

Nieuwe technologieën voor snellere computerchips
IBM en Intel stellen Moore’s Law veilig - 13-06-2001

Op het VLSI Technology Symposium hebben Intel en IBM bekend gemaakt dat zij er, afzonderlijk van elkaar, in geslaagd zijn nieuwe manieren te ontwikkelen om snellere computerchips te maken. Daarmee is de razendsnelle vooruitgang in de wondere wereld der processors weer voor enige tijd verzekerd...

Computergebruikers zuchten al langer dan vandaag onder de snelheid waarmee steeds snellere computerprocessors op de markt worden gegooid en hagelnieuwe computers tot verouderd schroot worden gereduceerd. En het lijkt er niet op dat daar in de nabije toekomst verandering in zal komen; computergiganten IBM en Intel kondigden deze week bijna gelijktijdig aan dat zij een nieuwe technologie hebben ontwikkeld waardoor chips nog lange tijd tegen het huidige tempo verbeterd kunnen worden. Bij Intel is men erin geslaagd aanzienlijk kleinere transistors te vervaardigen, IBM zocht daarentegen een oplossing in het uitrekken van siliconen.

IBM rekt siliconen uit

Dat computerchips steeds sneller worden, is vooral te wijten aan het feit dat men er nog steeds in slaagt de componenten kleiner en kleiner te maken. Dat proces kan niet eeuwig doorgaan, omdat men ooit het niveau bereikt waarop kwantummechanische effecten de regels van het spel zo sterk veranderen dat niet meer kan worden voorspeld hoe het materiaal zich zal gedragen. Op het VLSI Technology Symposium, een bijeenkomst van experts in halfgeleiding, stelde IBM echter een manier voor om chips sneller te maken, zonder dat de schaal van de componenten moet worden verkleind.

De technologie waarop deze innovatie is gebaseerd staat bekend als “strained silicon” en buit de natuurlijke neiging van atomen om zich op één lijn te plaatsen uit. ‘Strained silicon’ is niet nieuw, maar IBM paste het als eerste toe op microchips. Deze chips bestaan uit een aantal lagen van verschillend materiaal. Ook de atomen van de onderscheiden lagen hebben de neiging om zich naar elkaar te schikken en een lijn te vormen. Dat bracht IBM op het idee een basislaag te gebruiken waarin de atomen verder dan gebruikelijk uit elkaar liggen. Als dan een laagje siliconen op deze basislaag wordt aangebracht, passen de siliconen-atomen zich aan de manier waarop de onderliggende atomen zijn gerangschikt aan. Daardoor worden de siliconen als het ware ‘uitgerokken’.

Dat de atomen van de siliconenlaag verder uit elkaar liggen, zorgt ervoor dat elektronen die door deze laag passeren 75% sneller kunnen, omdat de weerstand sterk vermindert. Volgens IBM levert dat een netto snelheidswinst op van 35%.

Wat minstens even belangrijk is, is dat deze doorbraak snel haar weg naar de commerciële markt zou kunnen vinden. Er zouden immers geen grote aanpassingen nodig zijn om de innovatie toe te passen, zodat de bestaande productielijnen gebruikt kunnen worden om chips met uitgerekt siliconenlagen te produceren.

Intel ziet de zaken steeds kleiner

In tegenstelling tot IBM, gaat Intel wel een stap verder in de schaalverkleining van transistors, de sleutelelementen van een microchip. Eerder had Intel al met succes transistors gemaakt met een grootte van 45 nanometer, 0,000000045 meter. Deze elementen hebben hun weg naar concrete toepassingen nog niet gevonden, maar de volgende generatie staat al klaar. Op hetzelfde symposium als waar IBM haar ‘strained silicon’-procedure voorstelde, maakte de chipmaker bekend dat zij werkende transistors van 20 nanometer ontwikkeld hebben. Het materiaal waaruit deze miniatuurtransistors bestaan, heeft een dikte van drie atomen, en er moeten 100.000 op elkaar gestapeld worden om de dikte van een blad papier te benaderen. En ook in de breedte zijn deze componenten indrukwekkend klein: slechts 70 tot 80 atomen scheiden de linker- van de rechterkant.

Daarmee zijn deze componenten 30% kleiner en 25% sneller dan de 45 nanometer-varianten. De transistors, die als kleppen functioneren om de stroom elektronen in een microchip te reguleren, kunnen tot 1 triljoen keer per seconde aan- en uitgeschakeld worden. Bovendien passen er een miljard van op één chip, en tegen 2007 zou dat volgens Intel een processor moeten opleveren van 20 gigahertz. Ter vergelijking, het huidige Intel-topmodel haalt 1,7 gigahertz, al is het mogelijk deze processor nog wat sneller te laten lopen dan bij fabricatie bedoeld was.

Moore kan op beide oren slapen

Het ziet er dus niet naar uit dat computers in de nabije toekomst wat langer up-to-date zullen blijven. Wie zijn voorspellingen wel ziet uitkomen, is Gordon Moore, tot 1987 CEO van Intel en nu ‘Chairman Emeritus’ van hetzelfde bedrijf. Hij stelde vast dat er een bepaalde patroon verscholen ligt in de manier waarop microchips steeds kleiner en sneller worden. Dat patroon werd bekend als de wet van Moore en hoewel er een aantal verschillende versies van de regel in omloop zijn, komt het erop neer dat het aantal transistors dat op een chip past elke 18 maanden verdubbeld. Vanwege kwantumeffecten kan de schaalverkleining niet eeuwig doorgaan, maar als Intel en IBM hun beloftes waarmaken, blijft Moores wet nog wel even overeind.

(DdV)

Aansluitende artikels:

5 patenten om in de gaten te houden - 11-04-2001

De mazen van het net - 07-02-2001

Nieuwe telg in Intel-familie - 23-08-2000

 


 
Related links:

 

Intel toont haar siliconen

De originele paper van Moore in pdf-formaat

De wet van Moore

Het einde van de wet van Moore?

Hoe werkt een microprocessor?

 

© David de Vaal