Die Hindernisse für die Entwicklung der Halbleiterproduktion erinnern bereits eher an hohe Mauern als an Barrieren. Dennoch bewegt sich die Branche Schritt für Schritt vorwärts, indem sie dem empirischen Gesetz folgt, das vor 55 Jahren formuliert wurde. Mit Vorbehalten, aber die Anzahl der Transistoren in Chips verdoppelt sich weiterhin alle zwei Jahre.
Um nicht unbegründet zu bleiben, haben Analysten des Unternehmens IC Insights über den Zustand des Halbleitermarktes im Jahr 2020. Der Bericht umfasst die Entwicklungsgeschichte der wichtigsten Märkte seit 1971: DRAM-Speicher, NAND-Flash-Speicher, Mikroprozessoren und Grafikkarten.
Analysten stellen fest, dass in den letzten 10 bis 15 Jahren Faktoren wie Energieverbrauch und Skalierungsbeschränkungen erheblichen Einfluss auf das Wachstum der Anzahl der Transistoren in bestimmten integrierten Produkten genommen haben. Insgesamt ermöglichen jedoch neue Entwicklungen und Ansätze im Design und in der Produktion von Chips die Hoffnung auf eine Fortdauer des Moore'schen Gesetzes.
Zu Beginn der 2000er Jahre stieg die Anzahl der Transistoren in DRAM-Speichermodulen jährlich um durchschnittlich etwa 45 %. Seit 2016 hat sich das Wachstum jedoch auf 20 % pro Jahr verlangsamt, nachdem die 16-Gbit-Speicherkristalle von Samsung auf den Markt kamen. Der DDR5-Standard, der derzeit noch von JEDEC ausgearbeitet wird, wird monolithische Bausteine mit 24 Gbit, 32 Gbit und 64 Gbit umfassen, was einen neuen Fortschritt darstellt.
Das jährliche Wachstum der Flash-Speicherdichte blieb bis 2012 bei 55–60 % pro Jahr, hat sich jedoch seitdem auf 30–35 % pro Jahr verringert. Für planare Flash-Speicherkristalle wurde eine Höchstdichte von 128 Gbit erreicht (Daten vom Januar 2020). Im Gegensatz dazu erreichte die maximale Dichte von 3D NAND-Chips 1,33 Tbit für 96-lagige Speicher mit vier Bits pro Zelle (QLC). Bis Ende des Jahres sollen 1,5-Tbit 128-lagige Chips auf den Markt kommen, mit einer anschließenden Steigerung der Kapazität auf 2 Tbit.
Die Anzahl der Transistoren in Intel-Mikroprozessoren für PCs wuchs bis 2010 jährlich um etwa 40 %, doch in den folgenden Jahren fiel dieser Wert auf die Hälfte. Die Anzahl der Transistoren wächst weiterhin in den Serverprozessoren des Unternehmens. Dieses Wachstum stagnierte in der Mitte bis zum Ende der 2000er Jahre, setzte dann jedoch mit etwa 25 % pro Jahr fort. Intel hörte 2017 auf, Details zur Transistoranzahl zu veröffentlichen.
Die Anzahl der Transistoren in den Prozessoren von Apple für iPhones und iPads hat seit 2013 jährlich um 43 % zugenommen. Dieser Wert berücksichtigt auch die Daten des A13-Prozessors mit seinen 8,5 Milliarden Transistoren. Es wird erwartet, dass Apple in der ersten Hälfte des Jahres 2020 das iPad Pro mit dem neuen A13X-Prozessor vorstellen wird.
Die leistungsstarken Grafikkarten von NVIDIA verfügen über eine extrem hohe Anzahl an Transistoren. Im Gegensatz zu Mikroprozessoren enthalten Grafikprozessoren mit ihrem hohen Maß an architektonischer Parallelität keine signifikante Menge an Cache-Speicher, was viel Raum für Logik (Transistoren) schafft. Der zunehmende Fokus des Unternehmens auf Beschleuniger für maschinelles Lernen und KI wird diesen Trend nur verstärken.
Quelle: 3dnews.ru
