[PLUS] Wissen: Analoge Bauteile auf Mikrochips
PCGH Plus: Auf integrierten Schaltungen lassen sich nicht nur Transistoren finden: Wir erklären, wie analoge Bauteile auf Chips hergestellt werden, und warum diese oft nur schlecht mit dem Prozess skalieren. Der Artikel stammt aus PC Games Hardware 09/2020.
Auf dieser Seite
- 1 Wozu eigentlich analog?
- 2 Aufbau von Halbleitern
- 3 Widerstände aus Quadraten
- 4 Widerstände in Rechenschaltungen
- 5 Verschiedene Möglichkeiten für Kondensatoren
- 6 Spulen sind ganz oben
- 7 Dioden schützen den Chip
- 8 Operationsverstärker als Einsatzzweck
- 9 Haswell konnte Spannungen wandeln
- 10 Keine Übertragung ohne Abschlusswiderstand
- 11 Exkurs: Halbleiter aus Deutschland - mehr analog als digital
Das skaliert nicht gut
Mit den Matisse-Prozessoren hat AMD den I/O-Bereich von der CPU getrennt und auf einen eigenen Chip ausgelagert, der in einem älteren Fertigungsverfahren produziert wird. Grund dafür sind nicht nur die Kosten, sondern auch der Aufbau der I/O-Schaltungen. Diese lassen sich, im Gegensatz zur Rechenlogik als geschlossenes System, nämlich nur schwer verkleinern, denn sie müssen mit der Außenwelt kommunizieren und sich somit an fest vorgegebenen Anforderungen orientieren. Wir werden in diesem Artikel die Fertigung verschiedener analoger Bauteile erklären, um damit zu verdeutlichen, warum die Skalierung hier so ein großes Problem ist.
Wozu eigentlich analog?
Aus Sicht von PC-Enthusiasten können analoge Bauteile in rechnenden Chips etwas befremdlich wirken, schließlich haben diese auf den ersten Blick keinen richtigen "Nutzen". Trotzdem finden sie sich auf allen CPUs und GPUs, und zwar insbesondere im I/O-Bereich. Dieser übernimmt die Kommunikation zwischen den Signalen der Rechenschaltungen und den zwar von der Logik her ebenfalls digital, elektrisch aber auf ganz anderen Niveaus arbeitenden Datenlinien nach außen. Konkret ist für diese Aufgabe das "Physical Layer", kurz PHY, verantwortlich.
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Folgende Themen finden Sie im Artikel:
- Wozu eigentlich analog?
- Aufbau von Halbleitern
- Widerstände aus Quadraten
- Widerstände in Rechenschaltungen
- Verschiedene Möglichkeiten für Kondensatoren
- Spulen sind ganz oben
- Dioden schützen den Chip
- Operationsverstärker als Einsatzzweck
- Haswell konnte Spannungen wandeln
- Keine Übertragung ohne Abschlusswiderstand
- Exkurs: Halbleiter aus Deutschland - mehr analog als digital
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