Gate All Around (GAA): IBM zeigt ersten 2-nm-Testchip

Fortschritt bei der Halbleiterfertigung: IBMs 2-nm-Design mit Nanosheets soll drastische Vorteile bei Performance und Leistungsaufnahme haben.

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Wafer mit 2-nm-GAA-Testchips
Wafer mit 2-nm-GAA-Testchips (Bild: IBM)

IBM hat einen Testchip mit 2 nm Strukturbreite entwickelt, welche auf die GAA-Technik (Gate All Around) mit Nanosheets setzt. Verglichen zum aktuell besten 7-nm-Verfahren soll 2 nm GAA die Performance um 45 Prozent steigern oder die Leistungsaufnahme um 75 Prozent verringern.

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Welche 7-nm-Node IBM heranzieht, sagte der Hersteller nicht. Derzeit bieten nur zwei Anbieter einen solchen Fertigungsprozess an, beide Verfahren - 7LPP von Samsung Foundry und N7+ von TSMC - nutzen eine extrem ultraviolette Belichtung (EUV) sowie bisher übliche FinFets für den Transistor.

Das von IBM gezeigte Design hingegen verwendet Gate All Around mit drei Nanosheets, so wie es Samsung Foundry mit 3GAE und TSMC mit N2 planen. Bei FinFets wird der Channel - also der Übergang von Source zu Drain - von drei Seiten vom Gate umfasst, bei GAA hingegen wird er aus Nanosheets oder Nanowires geformt, welche das Gate komplett umschließen.

Enorme Packdichte dank 2 nm GAA

Mit 50 Milliarden Transistoren auf 150 mm² fällt die Packdichte von 2 nm GAA bei IBM drastisch höher aus die aktueller Verfahren. Wie Anandtech ausgerechnet hat, liegen die 333 Millionen Transistoren pro mm² signifikant vor den 171 Millionen Transistoren pro mm², die TSMCs derzeitiger N5-Prozess schafft. In diesem entsteht schon seit vergangenem Jahr unter anderem Apples M1. IBMs Testchip besteht jedoch vermutlich primär aus 6T-SRAM-Zellen und nur wenig Logik.

  • Überblick zum 2-nm-Testchip (Bild: IBM)
  • Wafer mit 2-nm-Testchips (Bild: IBM)
  • Close-up des 2-nm-Wafers (Bild: IBM)
  • Schon zu sehen: die drei Nanosheets. (Bild: IBM)
Überblick zum 2-nm-Testchip (Bild: IBM)
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IBM selbst hat keine eigenen Fertigungsanlagen mehr, 2014 war die Fab 10 in East Fishkill im US-Bundesstaat New York an Globalfoudries verkauft worden. In New York befindet sich auch Albany, dort hat IBM den Chip entwickelt und produziert. An diesem Standort wird gemeinsam mit Globalfoudries geforscht, die z15 entstehen mit deren 14HP-Fertigung. Auch die Partnerschaft mit Samsung ist eng, denn die aktuellen Power10 werden mit 7LPP hergestellt. Künftig will IBM enger mit Intel kooperieren.

Die Marktreife von 2 nm GAA hat IBM laut ZDNet auf Ende 2024 eingegrenzt. Die Risk Production von TSMCs N3 soll noch 2021 starten, die eigentliche Serienfertigung ist für das zweite Halbjahr 2022 angesetzt. Samsung Foundrys 3GAE dürfte in einem ähnlichen Zeitraum einsatzbereit sein.

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derdiedas 07. Mai 2021

Ähm... IBM verkauft Hardware, und ja das wie von Dir gewünscht zu vollkommen irrational...

Eheran 07. Mai 2021

Welche Schäden treten denn auf? Mir ist das ständige Ausfallen von PCs usw. bislang nicht...

dangi12012 07. Mai 2021

Nvidia Grafikkarten haben schon pam4 im speicherinterface. Ich denke mittelfristig werden...

Arsenal 06. Mai 2021

Hier geht es um IBM nicht Intel.



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