Intel zeigt die Zukunft logischer Schaltungen: MESO soll CMOS beerben

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Intel zeigt die Zukunft logischer Schaltungen: MESO soll CMOS beerben (1)
Quelle: Intel

Wissenschaftler von Intel, der Universität von Kalifornien und des Lawrence Berkeley National Laboratory haben sich zusammengeschlossen und eine neue potentielle Technologie entwickelt, welche die mittlerweile betagte CMOS-Technik in den kommenden Jahrzehnten ersetzen soll. Magneto-Electric Spin-Orbit wurde sie getauft und wartet mit einem deutlich geringeren Strombedarf auf.

Gestern veröffentlichte das naturwissenschaftliche Journal "Nature" ein neues Forschungspapier, das in Zusammenarbeit von Wissenschaftlern von Intel, der Universität von Kalifornien und dem Lawrence Berkeley National Laboratory entstand. Gegenstand waren die Technologien der Zukunft für logische Schaltungen.

Spannung und Energiebedarf von MESO fällt deutlich geringer aus als bei CMOS

Konkreter wurde der sogenannte Magneto-Electric Spin-Orbit (MESO) vorgestellt, der im nächsten Jahrzehnt die seit den 1980er-Jahren weit verbreiteten Complementary Metal-Oxid-Halbleiter (engl. Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, kurz CMOS) beerben könnte beziehungsweise soll. Laut Intel wurde das Bauteil unter Berücksichtigung künftiger Bedürfnisse von Rechnern hinsichtlich Speicher, Interconnect und Logik entwickelt und bedient sich Quanten-Materialien im Verbund mit emergenten Quantenverhalten.

Wesentlicher Hintergrund sind vor allem deutliche Steigerungen in Hinsicht auf Performance und Energieeffizienz. Die Forscher haben sich laut dem Abstract des Forschungspapiers die Frage gestellt, welche Technologien abseits von CMOS derartige Fortschritte in Hinsicht auf Von-Neumann-Architekturen - darunter versteht sich das allgemeine Konzept von Universal-Rechnern, nach dem moderne Computer aufgebaut sind - bieten und so die wachsende Nachfrage nach Rechenleistung hinsichtlich aufkommender Computer-Technologien - etwa künstliche Intelligenz - bedienen können.

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Laut der Pressemitteilung von Intel können vor allem Spannung und Energiebedarf in Kombination mit extrem niedriger Ruhezustands-Energie drastisch reduziert werden. Im Vergleich mit der konventionellen CMOS-Technologie werde die Spannung um den Faktor 5 verringert. Hinsichtlich des Strombedarfs sogar um den Faktor 10 bis 30.

Im Statement des Intel Senior Fellow und Director der Exploratory Integrated Circuits Group der Technologie und Fertigungs-Sparte, Ian Young, heißt es, dass man revolutionären und nicht-evolutionären Herangehensweisen nach der "CMOS-Ära" suche. In Zukunft solle es darum gehen, die Schaltspannung des MESO weiter zu verringern und so das volle Potenzial der neuen Technologie zu entfalten.

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    • Kommentare (18)

      Zur Diskussion im Forum
      • Von scorplord Software-Overclocker(in)
        Zitat von PCGH_Torsten
        Gerade da könnte Graphen Abhilfe schaffen, wenn man es für die leitenden Verbindungen einsetzt, weil es exzellente Leitfähigkeit bei minimalen Abmessungen und somit winzigen Kapazitäten bietet.
        Nur das der kapazitive Widerstand nahezu irrelevant tatsächlich ist hier bei.
        Der kapazitive Widerstand nimmt mit zunehmender Frequenz ab. Der induktive steigt.

        Ich möchte auch nicht sagen das Graphen nicht der Forschung und Entwicklung hilft und Möglichkeiten bietet. Nur viele hier denken es wäre das Allheilmittel und man könnte damit 20GHz Prozessoren realisieren, welche gleichzeitig am besten nur 65W ziehen.

        Shrinks sind in relativ naher Zukunft nicht mehr wirklich möglich, selbst jetzt erreichen wir "7nm" nur über Umwege indem die Transistoren als FinFET nicht mehr planar gefertigt werden.
        Ich sehe in naher Zukunft eher MCM-Design als Zukunft bis vermutlich neue Technologien größere Sprünge bringen. Vielleicht ist es der Quantencomputer, vielleicht auch nicht.
        Bis dahin werden andere kleinere Schritte ein wenig Leistung noch rauskitzeln (z.B. Graphen).

        Zitat von DarkWing13
        Bereits 2016 hat man einzelne(!) SiGe HBTs mit 720Ghz "schwingen" lassen.
        Das ist zwar bemerkenswert, aber eben noch weit entfernt von einer praktischen, geschweige denn, wirtschaftlichen Anwendung.

        Aber das in absehbarer Zeit das Silizium gegen etwas anders getauscht werden muss, sieht man schon allein daran, das ein (Silizium-) Shrink immer schwieriger wird, und eine Steigerung der Rechenleistung fast nur noch über die Kernanzahl stattfindet.

        mfg
        Danke! Hatte länger nicht mehr nach so Sachen geschaut aber dank dir habe ich jetzt einen guten Vergleich. Mal schauen ob ichs Paper finde. Du hast nicht zufällig ne Quelle sonst parat?
      • Von scorplord Software-Overclocker(in)
        Zitat von PCGH_Torsten
        Gerade da könnte Graphen Abhilfe schaffen, wenn man es für die leitenden Verbindungen einsetzt, weil es exzellente Leitfähigkeit bei minimalen Abmessungen und somit winzigen Kapazitäten bietet.
        Nur das der kapazitive Widerstand nahezu irrelevant tatsächlich ist hier bei.
        Der kapazitive Widerstand nimmt mit zunehmender Frequenz ab. Der induktive steigt.

        Ich möchte auch nicht sagen das Graphen nicht der Forschung und Entwicklung hilft und Möglichkeiten bietet. Nur viele hier denken es wäre das Allheilmittel und man könnte damit 20GHz Prozessoren realisieren, welche gleichzeitig am besten nur 65W ziehen.

        Shrinks sind in relativ naher Zukunft nicht mehr wirklich möglich, selbst jetzt erreichen wir "7nm" nur über Umwege indem die Transistoren als FinFET nicht mehr planar gefertigt werden.
        Ich sehe in naher Zukunft eher MCM-Design als Zukunft bis vermutlich neue Technologien größere Sprünge bringen. Vielleicht ist es der Quantencomputer, vielleicht auch nicht.
        Bis dahin werden andere kleinere Schritte ein wenig Leistung noch rauskitzeln (z.B. Graphen).

        Zitat von DarkWing13
        Bereits 2016 hat man einzelne(!) SiGe HBTs mit 720Ghz "schwingen" lassen.
        Das ist zwar bemerkenswert, aber eben noch weit entfernt von einer praktischen, geschweige denn, wirtschaftlichen Anwendung.

        Aber das in absehbarer Zeit das Silizium gegen etwas anders getauscht werden muss, sieht man schon allein daran, das ein (Silizium-) Shrink immer schwieriger wird, und eine Steigerung der Rechenleistung fast nur noch über die Kernanzahl stattfindet.

        mfg
        Danke! Hatte länger nicht mehr nach so Sachen geschaut aber dank dir habe ich jetzt einen guten Vergleich. Mal schauen ob ichs Paper finde. Du hast nicht zufällig ne Quelle sonst parat?
      • Von DarkWing13 BIOS-Overclocker(in)
        Zitat von scorplord
        Graphen wird immer noch kein Wundermittel werden wie ihr alle immer glaubt... Ein Si-Transistor kann heute schon locker mit 10GHz und mehr schalten. Nur schafft er das halt nicht in einer komplexen Schaltung mit induktiven und kapazitiven Effekten die bei sowas immer entstehen (was vielleicht viele kennen, deswegen soll man auch eine Kabeltrommel immer komplett abwickeln weil ihr euch sonst eine Spule da gebaut habt mit deutlich mehr Widerstand).

        Da wird Graphen auch keine wirklich Abhilfe schaffen...
        Bereits 2016 hat man einzelne(!) SiGe HBTs mit 720Ghz "schwingen" lassen.
        Das ist zwar bemerkenswert, aber eben noch weit entfernt von einer praktischen, geschweige denn, wirtschaftlichen Anwendung.

        Aber das in absehbarer Zeit das Silizium gegen etwas anders getauscht werden muss, sieht man schon allein daran, das ein (Silizium-) Shrink immer schwieriger wird, und eine Steigerung der Rechenleistung fast nur noch über die Kernanzahl stattfindet.

        mfg
      • Von PCGH_Torsten Kokü-Junkie (m/w)
        Zitat von DKK007
        Wenn werden das komplett neue Logikschaltungen und Chips. So wie es bei Graphen der Fall wäre.
        Die Frage ist nur, ob man gleich mit aktuellen Belichtungsgrößen einsteigen kann, oder wieder mit 100nm oder noch höher anfangen muss. Das würde ordentlich Transistorzahl kosten. Was das für die Leistung bedeutet könnt ihr euch also vorstellen.
        Das Nature-Paper spricht ausdrücklich von fünfmal höherer Logikdichte. Was im Abstract leider nicht angesprochen wird:
        Wie hoch sind die Schaltgeschwindigkeiten?

        Zitat von ZeXes
        Graphen-Prozessoren wären schon edel.

        Silizium ist von gestern. Wird endlich Zeit für die Zukunft.
        Graphen wurde bislang vor allem für herkömmliche Feldeffekttransistoren untersucht. Das hier ist eine Eben höher/grundlegender.

        Zitat von scorplord
        Graphen wird immer noch kein Wundermittel werden wie ihr alle immer glaubt... Ein Si-Transistor kann heute schon locker mit 10GHz und mehr schalten. Nur schafft er das halt nicht in einer komplexen Schaltung mit induktiven und kapazitiven Effekten die bei sowas immer entstehen (was vielleicht viele kennen, deswegen soll man auch eine Kabeltrommel immer komplett abwickeln weil ihr euch sonst eine Spule da gebaut habt mit deutlich mehr Widerstand).

        Da wird Graphen auch keine wirklich Abhilfe schaffen...
        Gerade da könnte Graphen Abhilfe schaffen, wenn man es für die leitenden Verbindungen einsetzt, weil es exzellente Leitfähigkeit bei minimalen Abmessungen und somit winzigen Kapazitäten bietet.
      • Von scorplord Software-Overclocker(in)
        Zitat von ZeXes
        Graphen-Prozessoren wären schon edel.

        Silizium ist von gestern. Wird endlich Zeit für die Zukunft.
        Graphen wird immer noch kein Wundermittel werden wie ihr alle immer glaubt... Ein Si-Transistor kann heute schon locker mit 10GHz und mehr schalten. Nur schafft er das halt nicht in einer komplexen Schaltung mit induktiven und kapazitiven Effekten die bei sowas immer entstehen (was vielleicht viele kennen, deswegen soll man auch eine Kabeltrommel immer komplett abwickeln weil ihr euch sonst eine Spule da gebaut habt mit deutlich mehr Widerstand).

        Da wird Graphen auch keine wirklich Abhilfe schaffen...
      • Von KaneTM Software-Overclocker(in)
        Zitat von megaapfel
        Hoffe das funktioniert, aber selbst wenn nicht, ist es richtig, sich nicht auf immer kleinere Fertigungstechniken zu verlassen.
        vor allem geht es ja irgendwann nicht mehr kleiner... ohne Alternativen kommt sonst irgendwann die Sackgasse. Quatsch, in der sind wir ja schon. Wir sind irgendwann am Ende selbiger angelangt.
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