Een IBM wafer met 5nm chips (bron afbeelding: http://www-03.ibm.com/press/us/en/photo/52540.wss)

IBM maakt ’s werelds eerste 5nm chip

Steeds weer horen we dat de rek er qua miniaturisering van chips wel uit is. En steeds weer worden we verrast. Zoals nu door IBM met een 5nm-chip.

Chips bestaan uit miniscule onderdelen. De afmetingen van die onderdelen worden tegenwoordig in nm ofwel nanometer aangeduid. Een nanometer is 1 miljardste van een meter. Da’s héél erg klein. Zeker als je bedenkt dat de doorsnede van atomen zoals gebruikt in een halfgeleider zo’n 0,2 nm zijn. Transistoren worden ‘gemetseld’ van dit soort atomen. Maar we zijn er nog niet, want er is ook nog de afstand tussen de componenten die een rol speelt. De alweer ‘antieke’ Ivy Bridge processoren van Intel hadden straatjes tussen de componenten van slechts 0,5 nm. Ofwel twee a drie atomen breed. IBM heeft de lat weer een stukje hoger (of lager zo je wilt) gelegd met de gloednieuwe 5nm chip.

Door muren

Hoewel de afzonderlijke transistoren dus mogelijk nog een klein beetje kunnen krimpen is er wat componentenafstand geen speling meer. En ook gaan er gekke dingen gebeuren als onderdelen té klein worden. Er treedt dan bijvoorbeeld iets als het tunneleffect op. Heel simpel gezegd kunnen elektronen dan door een barrière heen breken waar ze fysisch gezien helemaal niet doorheen kunnen. Vergelijkbaar met het idee dat u ineens moeiteloos door een betonnen muur heen zou kunnen wandelen. Een effect dat je in een processor zeker niet wilt zien. Nullen en enen moeten immers nullen en enen blijven, voorspelbaar dus. En niet ineens veranderen of halfjes toegevoegd krijgen.

Veel sneller en energiezuiniger

Kortom: IBM heeft een huzarenstukje uitgehaald met de fabricage van de 5nm chip. In vergelijking tot commercieel verkrijgbare 10 nm chips leverende 5nm exemplaren 40% prestatieverbetering. Tegelijkertijd wordt 75% energieverbruik gespaard. Hetgeen betekent dat bijvoorbeeld tablets en smartphones in de nabije toekomst enorm veel krachtiger kunnen worden. IBM zegt dat er nu zo’n 30 miljard transistoren op een chip ter grootte van een vingernagel passen.

3D

Toch gaat de rek er qua verder verkleinen ‘binnenkort’ echt uit. Vanwege de genoemde ‘special effects’ bij nog verdere verkleining, maar ook vanwege te duur wordende apparatuur om de chips mee te maken. Vrees echter niet: door chips uit lagen op te bouwen kunnen we voorlopig nog een hele tijd vooruit. Nadeel van de gelaagde opbouw is warmte-ontwikkeling. Maar daar wordt aan gewerkt, zo experimenteert IBM al een tijdje met ‘elektronisch bloed‘. Dat moet het probleem van de warmte-afvoer op gaan lossen. En dan staat niets meer in de weg voor spectaculair complexere processoren.

Geef een reactie

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.