IBM und Georgia Tech entwickeln schnellsten Silizium-Chip der Welt

IBM und das Georgia Institute of Technology haben angekündigt, dass ihre Forscher den ersten Silizium-basierten Chip vorgeführt haben, der in der Lage ist, bei Frequenzen oberhalb von 500 GigaHertz (GHz), das entspricht 500 Milliarden Taktzyklen pro Sekunde, zu arbeiten.

Dabei wurde der Chip auf 4,5 Kelvin tief gefroren, das entspricht zirka -268,5 Grad Celsius - eine Temperatur nahe dem absoluten Temperaturnullpunkt. Solche extrem kalten Temperaturen können die Wissenschaftler auf der Erde nur durch ultra-tiefgekühlte Materialien wie flüssiges Helium künstlich erzeugen.

Im Vergleich sind die erreichten 500 Gigahertz Taktrate mehr als 250 mal schneller als die bei Chips heutiger Mobiltelefone, die typischerweise mit etwa 2 GHz arbeiten. Die durchgeführten Computersimulationen deuten sogar darauf hin, dass die Silizium-Germaniun-Technologie (SiGe) bei der Verwendung in Chips sogar noch höhere Taktfrequenzen erlauben könnte, möglicherweise sogar bei Raumtemperatur.

Versuchsaufbau des Georgia Elektronik Design Centers in Atlanta: IBM und Georgia Tech setzen einen neuen Geschwindigkeitsrekord für Silizium mit einem Chip, der bei circa 500 GHz taktet. (Quelle: IBM)
Versuchsaufbau des Georgia Elektronik Design Centers in Atlanta: IBM und Georgia Tech setzen einen neuen Geschwindigkeitsrekord für Silizium mit einem Chip, der bei circa 500 GHz taktet. (Quelle: IBM)

Die Experimente, die gemeinsam von IBM und Georgia Tech-Wissenschaftlern durchgeführt worden sind, sind Teil eines Projekts, die Geschwindigkeitsgrenzen von Silizium-Germanium-Geräten auszuloten, die bei sehr kalten Temperaturen schneller funktionieren. Die Chips, die in diesem Forschungsprojekt eingesetzt werden, stammen von der Prototypen-SiGe-Technologie vierter Generation, die von IBM auf 200-Millimeter-Wafern gefertigt werden. Bei Raumtemperatur laufen diese derzeit bei zirka 350 GHz.

Ultra-Hochfrequenz-Silizium-Germanium-Schaltkreise haben potentielle Anwendungsbereiche in kommerziellen Kommunikationssystemen, Sicherheitselektronik, Weltraumforschung und in der Sensortechnik. Die erzielbaren extremen Geschwindigkeiten in silizium-basierter Technologie, die mit konventionellen kostenniedrigen Techniken gefertigt werden kann, könnten weitere Anwendungsfelder im Massenmarkt erschließen. Bis jetzt haben nur integrierte Schaltkreise, die aus teuren 3-5-Verbund-Halbleitermaterialien gefertigt wurden, ähnliche Transistorleistung erreichen können. (hal)

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