IoT-Wachstum bedeutet, dass das Mooresche Gesetz bald nicht mehr gelten könnte

Computerentwickler haben sich schon seit vielen Jahren sehr auf die Größe konzentriert, und erst in jüngster Zeit wurden bedeutende Fortschritte erzielt. In der Industrie und bei eingebetteten Systemen ist Effizienz von entscheidender Bedeutung; ein Schlüsselfaktor dabei ist die maximale Ausnutzung der Kapazität Ihres Platzes. Dies gilt umso mehr, wenn es um die Integration der Cloud, die Aufrüstung der Hardware oder die Integration eines völlig neuen Systems geht. Die Theorie des Mooreschen Gesetzes hat sich lange Zeit als unumstößlich erwiesen. Sie wird jedoch bald überflüssig sein.

ursprünglich wurde es geprägt, um die kontinuierlichen Verbesserungen bei der Skalierung von Transistoren zu erklären, nachdem der Mitbegründer von Intel, Gordon Moore, beobachtet hatte, dass sich die Anzahl der Transistoren pro Quadratzoll seit ihrer Erfindung jedes Jahr verdoppelt hatte - das war 1965. Seitdem wurde der Begriff neu definiert und erweitert, um langfristige Trends in der Halbleiterleistung und neue Chipfunktionen zu berücksichtigen. Die International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) hat vor kurzem ein umfassendes Update über die Zukunft der Halbleitertechnologien veröffentlicht, aus dem hervorgeht, dass die herkömmliche Skalierung der 2D-Transistoren wahrscheinlich bis 2021 auslaufen und durch neue und andere Arten der Integration ersetzt werden wird.

Das Mooresche Gesetz wurde bereits mehrfach überarbeitet, da es sich mit der Zeit weiterentwickelt. In jüngster Zeit hat sich die Aufmerksamkeit von der 2D-Verbindung von Chips mit großen Silizium-Fußabdrücken auf die kostspieligere, aber kompaktere System-on-Chip (SoC)-Lösung verlagert, die es dank ihrer geringeren Größe und höheren Leistung ermöglicht hat, dass Smartphones mit ihren drahtlosen, Touchscreen-, Kamera- und enormen Speicherfunktionen zu solch einhüllenden (aber teuren) Instrumenten geworden sind - alles dank eines Hochgeschwindigkeits-SoC, das mit weit über 1 GHz arbeitet.

Was ist ein SoC?

Ein System-on-Chip ist ein integrierter Schaltkreis, der alle Komponenten eines Computers oder eines anderen elektronischen Geräts auf einem Chip zusammenfasst. Dieser Chip kann digitale, analoge, Mixed-Signal- und oft auch Hochfrequenzfunktionen enthalten - alles auf einem einzigen Chip mit geringem Verbrauch.

Die nächste Generation von Chipsätzen wird jedoch wahrscheinlich zwischen 2021 und 2024 mit der Integration beginnen und stattdessen 3D-Stapelung verwenden. Dadurch wird nicht nur die Gesamtfläche und damit die Systemgröße reduziert, sondern es entstehen auch kürzere Verbindungen für eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit. Im Vergleich zu SoC-Formaten ist dies ein umfassender Fortschritt: SoCs sind um 15 % kleiner, bieten 30 % mehr Leistung und Signale und kosten nur 5 % mehr. die 3D-Stapelung hebt die Entwicklung des SoC von der ursprünglichen 2D-Verbindung auf eine andere Ebene. Wenn sie zu einem greifbaren Besitz werden, kann man mit einer Größenreduzierung von 35 %, einer Verbesserung von Leistung und Signalen um 40 % und einer atemberaubenden Kostensenkung von 45 % rechnen. Der Übergang von 2D- zu 3D-Strukturen wird für die einen einfach und für die anderen sehr viel komplexer sein. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, dass beim Stapeln von Speichertransistoren auf Logiktransistoren eine oder beide Schichten aufgrund der dazwischen eingeschlossenen Wärme schmelzen könnten. Dies ist jedoch einer der Stolpersteine, den die Hersteller durch die Verwendung spezieller Materialien wie Silizium-Germanium überwinden werden.

Ein kürzlich veröffentlichter ITRS-Bericht ist ziemlich eindeutig: Für eine signifikante Verbesserung der CPU-Leistung sind neue Rechnerarchitekturen erforderlich, eine verbesserte Speicherleistung im Allgemeinen oder ein verbessertes Multi-Threading sind der Schlüssel, nicht die Taktrate. Dies sowie die alten Strukturen lassen das Mooresche Gesetz hinter sich. In dem Bericht heißt es weiter, dass bis 2029 25 Anwendungsprozessoren, 303 GPU-Kerne und eine maximale Taktfrequenz von 4,7 GHz für eine einzelne Komponente erwartet werden.

Der Markt verlangt nach einem geringen Stromverbrauch und nicht nach strikten Taktvorgaben, zumal die Verfügbarkeit von derzeit wertvollen Materialien für höhere Taktraten begrenzt ist. Doch selbst wenn die ersten 3D-Chips integriert werden, werden sie im Herzen von IoT-Entwicklungen stehen und nicht in Ihrem Laptop oder PC. Dieser konsequente Wunsch nach Fortschritt ist bei Unternehmen und Entwicklern bereits vorhanden, und mehr noch, wir haben ein hervorragendes Angebot an Hochleistungs-SoC-Computern mit winzigen Grundflächen, um Ihren Platzbedarf, Ihre Installation und Ihre Effizienz zu maximieren.

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