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Verschiedene Fertigungsprozesse parallel

Der starre Blick nur auf die Strukturbreite von Prozessoren für Desktop-PCs und Notebooks - den ja Intel durch sein Tick-Tock geschärft hatte - hilft spätestens seit 2007 bei der Beurteilung von Moore's Law nicht mehr weiter. Damals erschien das erste iPhone und in der Folge begann die PC-Krise: Die Nutzer kauften immer mehr Smartphones und Tablets und weniger neue PCs. Dieser Trend hält bis heute an, auch wenn die Marktforscher für PCs langsam Besserung beobachten. Von den zweistelligen Zuwachsraten, die bis Anfang des 21. Jahrhunderts üblich waren, ist die Branche bei weniger portablen Computern aber noch weit entfernt.

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Die Konzentration auf möglichst sparsame Systems-on-a-Chip hat bei den Halbleiterherstellern zu einer Diversifikation der Fertigung geführt, bei der mehrere Strukturbreiten mit unterschiedlichen Herstellungsverfahren parallel entwickelt und später lange in Serie eingesetzt werden. Ein gutes Beispiel dafür ist der weltgrößte Auftragshersteller, auch Foundry genannt, namens TSMC aus Taiwan.

Dort werden seit dem Ende des Jahres 2011, und damit seit fast drei Jahren, GPUs mit 28 Nanometern Strukturbreite hergestellt. Darunter leiden AMD und Nvidia, welche die schnellsten ihrer Desktop-Chips dort herstellen lassen. Golem.de hat diesen Effekt als die Nanometer-Falle beschrieben. Er führte dazu, dass die Ende 2013 vorgestellten Radeon-R9-GPUs (Codename Hawaii) von AMD eine extreme Leistungsaufnahme aufwiesen. Nvidia hat fast ein Jahr gebraucht, um mit der GTX 980 mit Maxwell-Technik zu beweisen, dass sich auch bei gleicher Strukturbreite schnellere und sparsamere Grafikprozessoren herstellen lassen. Möglich wurde das durch eine stark veränderte Architektur, die man aber zuerst in kleineren GPUs erproben musste.

TSMC hat offenbar in den vergangenen Jahren wenig in die Entwicklung von kleineren Strukturbreiten für große Logikbausteine wie GPUs investiert, dafür viel mehr in andere Fertigungsprozesse für sparsame SoCs, weil sich hier größere Stückzahlen und Umsätze erreichen lassen. So gibt es in einem anderen als dem für GPUs verwendeten Prozess bereits 20-Nanometer-SoCs, mit denen unter anderem Apples A8 hergestellt wird.

  • Die Leclströme haben sich u.a. durch HKMG drastisch reduziert. (Bild: Intel)
  • Gordon Moores erste Skizze von 1965 zur Integration von Schaltelementen. (Bild: Intel)
  • Fab-X zeigt, wie mit 'More than Moore' Analogelektronik und Sensoren wachsen. (Bild: X-Fab)
Die Leclströme haben sich u.a. durch HKMG drastisch reduziert. (Bild: Intel)

Mit geringeren Ausbeuten und damit teureren Chips werden auch schon 16-Nanometer-SoCs bei TSMC hergestellt. Dabei werden auch Transistoren in der FinFET-Bauweise eingesetzt. Diesen Schritt hatte Intel bereits mit seinen 22-Nanometer-CPUs, Codename Ivy Bridge, und der Serie Core i-3000 vollzogen - und zwar im Jahr 2012. Nach den FinFETs soll es bei TSMC aber wieder schneller gehen, bereits Ende des Jahres 2015 will das Unternehmen die Serienfertigung von 10-Nanometer-SoCs aufnehmen.

Bis dahin dürfte Intel gerade einmal seine 14-Nanometer-Generation für alle Produktgruppen fit gemacht haben und erste 10-Nanometer-Chips herstellen, denn die aktuelle Strukturbreite wird für die Atom-SoCs mit einem anderen Prozess parallel zu den größeren CPUs wie dem Core M entwickelt. Wie Intels Fertigungschef Mark Bohr auf dem letzten Intel Developer Forum im September 2014 vor Journalisten sagte, liegt die Serienreife dieser beiden Verfahren rund 6 Monate auseinander.

Intel kann sich die Investition in die gleiche Strukturbreite für verschiedene Prozesse offenbar schneller leisten als TSMC. Das liegt an einer dem Moore's Law ähnlichen Regel, die viel weniger bekannt ist und entweder als "Moore's Second Law" oder nach dem US-Investor Arthur Rock als "Rock's Law" bezeichnet wird.

Demnach verdoppeln sich die Kosten für eine neue Chipfabrik alle vier Jahre. Ähnlich wie beim ersten Gesetz von Gordon Moore ergibt das eine exponentielle Steigerung, und zwar für Investitionen. Das setzt ein kontinuierlich steigendes Wachstum voraus - das aber haben heute allenfalls noch die Chips für Mobilgeräte.

 Spätestens 2035 ist SchlussNeue Bauformen und Materialien 
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DerVorhangZuUnd... 21. Apr 2015

Naja.. Kommt drauf an... Wenn er ein MapReduce-Programm (also massiv parallel...

DerVorhangZuUnd... 21. Apr 2015

Ich kenne keinen der Haswell überspringen wollte, weil er auf Broadwell wartet. Iris war...

plutoniumsulfat 20. Apr 2015

Warum sollten sie das? Benchmarks sagen da was anderes.

schily 20. Apr 2015

Mit einem Atomdurchmesser von ca. 230pm bei Silizium haben wir ca. 4 Atomschichten pro...

koelnerdom 20. Apr 2015

Tja, bevor man so austeilt, sollte man vielleicht genau hinschauen, oder? Denn auch der...


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