Prozessoren: Bei 5 Nanometern ist Moore's Law am Ende
Der Direktor für Mikroprozessoren bei der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), Robert Colwell, hat sich auf dem Hot-Chips-Symposium(öffnet im neuen Fenster) sowie gegenüber Cnet(öffnet im neuen Fenster) zu Moore's Law geäußert und geht davon aus, dass dieses bis 2020 gültig sein dürfte. Möglicherweise, so Colwell in seinem Vortrag "The Chip Design Game at the End of Moore's Law", könnte diese Theorie der Halbleiterbranche auch bis 2022 umgesetzt werden.
Damit ist Colwell der gleichen Ansicht wie Gordon Moore selbst: 2005 bekräftigte der Intel-Mitbegründer sein "Gesetz", welches besagt, dass sich die Zahl der Transistoren auf einem Halbleiter alle 12 Monate verdoppeln lässt – später korrigierte er sich auf 24 Monate und Intels ehemaliger Vizepräsident David House brachte die heute allgemein anerkannte Version von 18 Monaten ins Spiel. Eine Verdopplung der Transistoren ist nicht gleichbedeutend mit einer Verdopplung der Leistung.
Colwell führt in seinem Vortrag aus, die Problematik beim Einhalten von Moore's Law sei nicht unbedingt Technik für die immer kleineren Fertigungsprozesse, sondern die daran gekoppelten Kosten. Die Fab8(öffnet im neuen Fenster) in New York kostete Globalfoundries rund 6 Milliarden US-Dollar, das zugehörige R&D-Zentrum(öffnet im neuen Fenster) noch einmal 2 Milliarden. Die immensen Investitionen sind auch der Grund, warum Intel die Fab D1X für mehrere Milliarden US-Dollar auf 450-mm-Wafer umrüstet, denn mit größeren Siliziumscheiben sinken die Produktionskosten pro Chip deutlich.
Der aktuelle Stand der Technik bei Prozessoren sind 22 Nanometer, Intel beginnt kommendes Jahr mit der Fertigung von Chips im 14-Nanometer-Verfahren, Samsung plant dies ebenfalls. TSMC, der größte Auftragsfertiger der Welt, startet 2014 die Massenproduktion der 20-Nanometer-Technik und 2015 mit 16 nm, dann erstmals mit Fin-FETs. Als Robert Colwell 2001 Intel verließ, nachdem er dort maßgeblich an der P6-Architektur beteiligt war – auf der alle folgenden Intel-Architekturen aufbauen -, waren noch 130 Nanometer üblich. Derzeit sind etwa 650 mm² pro Chip das Limit der Chipfertigung, IBMs Power8 ist ein solcher Gigant und Nvidias GK110 ist auch nicht sehr viel kleiner – eine Verkleinerung der Strukturen ist also essenziell.
Colwell als Direktor der Darpa hält es offiziell für möglich, 2020 eine Verkleinerung auf 7 Nanometer erreichen zu können, Colwell persönlich erachtet zwei Jahre später auch noch den Wechsel auf 5 Nanometer für machbar. Um dies überhaupt zu realisieren, müssen die Chipfertiger höchstwahrscheinlich auf die EUV-Lithographie (Extreme Ultra Violet) zurückgreifen. Diese Technik arbeitet mit extrem kurzen Wellenlängen, die Strahlung ist somit nur im Vakuum einsetzbar. Intels ehemaliger Cheftechniker Justin Rattner erachtet EUV als zu teuer, eine Alternative benannte er nicht. Was sich nach 7 oder gar 5 Nanometern als Technik durchsetzt, ist bisher unklar, so der einstige CTO: "Da lauert ein Problem am Horizont."
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