Prozessoren mit 20 GHz ab 2008

Nach einer Studie von Mercury Research sollen schon im Jahr 2008 Prozessoren mit Taktfrequenzen von 20 GHz möglich sein. Der Weg zu diesen Frequenzen ist aber mit einigen Technologieänderungen verbunden.

Zum schrittweisen Erreichen der 20 GHz sind nicht nur neue Mikroarchitekturen nötig: Alternative Gate-Strukturen der Transistoren, bessere Isolatoren und vor allem kleinere Strukturbreiten sollen die angestrebten Ziele ermöglichen und dem Moore'schen Gesetz nachkommen. Nach der von Intel-Mitbegründer Gordon Moore 1965 aufgestellten These verdoppelt sich die Prozessorleistung ungefähr alle 18 Monate.

Ein Hauptproblem sind derzeit die Lithografie-Verfahren. Die Wellenlänge des Lichtquellen sind nicht kurz genug, um den in den nächsten fünf Jahren angestrebten Schritt zur 0,07-Mikron-Strukturbreite zu realisieren. Einen Ausweg könnte hier die sich noch in der Entwicklung befindende Extrem-Ultraviolett-Lithografie sein. Moderne Prozessoren werden derzeit mit 0,18 Mikron gefertigt.

Stärkere Kopfschmerzen bereite den Entwicklungslabors Leckströme. Durch die kleiner werdenden Strukturen auf den Dies sind benachbarte Elemente nicht mehr genügend voneinander isoliert. Deshalb müssen bessere Isolatoren Einzug in das Transistor-Design finden. Statt des überwiegend verwendeten Silizium-Dioxids (SiO2) könnten in den nächsten vier bis sechs Jahren Aluminium-, Titan- oder Tantal-Oxid-Schichten zum Einsatz kommen. Diese Materialien bieten bei dünneren Strukturen einen höheren Schutz vor Leckströmen.

Die Kühlung der Chips wird nicht als dominantes Problem bei den steigenden Taktfrequenzen angesehen. Zukünftige Transistoren sollen mit deutlich geringerem Steuerstrom auskommen. Heutzutage würden sie mit Elektronen regelrecht bombardiert, so Dean McCarron, Geschäftsinhaber und Mitbegründer von Mercury Research. (cvi)