Vor fünfzig Jahren ebnete der DRAM-Erfinder und IEEE Medal of Honor-Gewinner den Weg für eine kontinuierliche Steigerung der Transistordichte und Chipleistung in der Computer-Halbleiterindustrie. Dieser als Dennard-Skalierung bekannte Weg trug dazu bei, Gordon Moores Postulat zu kodifizieren, dass sich die Geräteabmessungen alle 18 bis 24 Monate halbieren. Seit Jahrzehnten sind Ingenieure gezwungen, die physikalischen Grenzen von Halbleitern zu erweitern.
Doch Mitte der 2000er Jahre, als der Dennard-Technologie die Energie auszugehen begann, mussten Chiphersteller auf exotische Lösungen wie Extrem-Ultraviolett-Lithographiesysteme (EUV) zurückgreifen, um zu versuchen, das Mooresche Gesetz aufrechtzuerhalten. Bei einem Besuch bei GlobalFoundries in Malta, New York, im Jahr 2017, um zu sehen, wie das Unternehmen sein erstes EUV-System installierte, fragte Chefredakteur Samuel K. Moore einen Experten, was die Fabrik benötigen würde, um noch kleinere Geräteabmessungen zu erreichen. „Wir sollten wahrscheinlich einen Teilchenbeschleuniger unter dem Parkplatz bauen“, scherzte der Mann. Die Idee schien so fantastisch, dass sie Moore im Gedächtnis blieb.
Als der in Tokio ansässige Technologiejournalist John Boyd kürzlich über ein Projekt berichtete, bei dem ein Linearbeschleuniger als Quelle extrem ultravioletten Lichts genutzt werden soll, war Moore begeistert. Boyds Besuch bei der High Energy Accelerator Research Organization, bekannt als KEK, in Tsukuba, Japan, wurde zur Grundlage für das Buch „Die Zukunft von Moores Gesetz liegt in einem Teilchenbeschleuniger?“. „ Wie er berichtet, erzeugt das KEK-System Licht, indem es „Elektronen mit relativistischer Geschwindigkeit antreibt und ihre Bewegung dann auf eine bestimmte Weise ablenkt.“
Bisher haben KEK-Forscher erfolgreich einen Elektronenstrahl mit 17 Megaelektronenvolt in 20 Mikrometer große Infrarotlichtstöße projiziert, was weit vom aktuellen Industriestandard von 13,5 Nanometern entfernt ist. Das KEK-Team ist jedoch optimistisch, was die Aussichten seiner Technologie angeht.
Auch wenn die Fähigkeit der Branche, kleinere Geräte kostengünstiger herzustellen, sicherlich nachgelassen hat, glaubt Moore, dass die Skalierung noch einige Tricks im Ärmel hat. Zusätzlich zu helleren Lichtquellen wie der, an der KEK arbeitet, werden zukünftige komplementäre Feldeffekttransistoren (CFETs) zwei Transistoren auf der Fläche eines einzigen bilden.
„Ich denke, Wong und Liu möchten, dass junge, technisch versierte Menschen verstehen, wie wichtig kontinuierliche Fortschritte bei Halbleitern sind, und dass sie Teil dieser Bemühungen sein wollen“, sagte Moore.
Kurzfristig ist Chip-Stacking laut Moore der effizienteste Weg, um die Menge an Logik und Speicher, die man einem Problem widmen kann, weiter zu erhöhen.
„Es wird immer Funktionen in einer CPU oder GPU geben, die nicht so skalierbar sind wie die zentrale Prozessorlogik. Es macht zunehmend keinen Sinn, alle diese Komponenten weiterhin mit den modernsten Prozessen der Zentralprozessorlogik zu bauen“, sagt Moore. „Es ist sinnvoller, jede Komponente mit dem effizientesten und wirtschaftlichsten Verfahren zu bauen und sie dann als Stapel oder zumindest im gleichen Paket wieder zusammenzusetzen. »
Um den Anforderungen der wachsenden KI-Branche gerecht zu werden, müssen GPU-Hersteller sich selbst übertreffen. Als der frühere Vorsitzende der Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Mark Liu, und der leitende Wissenschaftler von TSMC, H.-S. Philip Wong wollte seine Botschaft zur Zukunft von CMOS vermitteln und kontaktierte daher Moore. Das Ergebnis ist „Der Weg zu einer 1-Billionen-Transistor-GPU“. Neben seiner Rolle im Unternehmen ist Wong auch als Akademiker tätig. Eine der Bedenken, die er gegenüber Moore wiederholt zum Ausdruck brachte, ist, dass KI und Software im Allgemeinen Talente von der Halbleitertechnik abziehen.
„Ich denke, Wong und Liu möchten, dass junge, technisch versierte Menschen verstehen, wie wichtig der kontinuierliche Fortschritt bei Halbleitern ist, und dass sie Teil dieser Bemühungen sein wollen“, sagt Moore. „Sie wollen zeigen, dass die Halbleitertechnik trotz der vielen Gerüchte über das Ende des Mooreschen Gesetzes eine berufliche Zukunft hat.“ »
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