Hindernisse für die Entwicklung der Halbleiterproduktion ähneln nicht mehr Barrieren, sondern hohen Mauern. Und doch schreitet die Branche Schritt für Schritt voran, basierend auf empirischen Erkenntnissen, die bereits vor 55 Jahren gewonnen wurden. . Mit Vorbehalten verdoppelt sich die Zahl der Transistoren in Chips weiterhin alle zwei Jahre.
Um von den Analysen von IC Insights nicht unbegründet zu sein zur Lage des Halbleitermarktes im Jahr 2020. Der Bericht umfasst die Entwicklungsgeschichte der Hauptmärkte seit 71: DRAM-Speicher, NAND-Flash-Speicher, Mikroprozessoren und Grafikprozessoren.
Analysten stellen fest, dass in den letzten 10 bis 15 Jahren Faktoren wie Stromverbrauch und Skalierungsbeschränkungen begonnen haben, die Wachstumsrate der Anzahl von Transistoren in einigen integrierten Produkten stark zu beeinflussen. Aber im Allgemeinen können wir aufgrund neuer Entwicklungen und neuer Ansätze für das Design und die Produktion von Chips mit der weiteren Wahrung des Mooreschen Gesetzes rechnen.
So stieg die Anzahl der Transistoren in DRAM-Speicherchips Anfang der 2000er Jahre durchschnittlich um etwa 45 % pro Jahr, verlangsamte sich jedoch seit 2016 nach der Einführung der 20-Gbit-Speicherkristalle von Samsung auf 16 % pro Jahr. Der DDR5-Standard, der noch von JEDEC finalisiert wird, wird monolithische Geräte mit Kapazitäten von 24 Gbit, 32 Gbit und 64 Gbit umfassen, was einen neuen Sprung nach vorne darstellt.
Das jährliche Wachstum der Flash-Speicherdichte lag bis 2012 bei 55–60 % pro Jahr, ist seitdem jedoch auf 30–35 % pro Jahr zurückgegangen. Bei planaren Flash-Speicherchips lag die höchste Dichte bei 128 Gbit (Datenstand Januar 2020). Aber die maximale Dichte des 3D-NAND-Chips erreichte 1,33 Tbit für 96-Layer-Speicher mit vier Bits pro Zelle (QLC). Bis Ende des Jahres sollen 1,5-Lagen-Mikroschaltungen mit 128 Tbit auf den Markt kommen, mit anschließender Kapazitätserhöhung auf 2 Tbit.
Die Anzahl der Transistoren in Intel-PC-Mikroprozessoren wuchs bis 2010 um etwa 40 % pro Jahr, in den Folgejahren halbierte sich dieser Wert jedoch. Die Anzahl der Transistoren in den Serverprozessoren des Unternehmens nimmt weiter zu. Dieses Wachstum kam Mitte bis Ende der 2000er Jahre zum Stillstand, nahm dann aber wieder mit einer Rate von etwa 25 % pro Jahr zu. Intel hat 2017 die Offenlegung von Einzelheiten zur Transistorzahl eingestellt.
Die Anzahl der Transistoren in Apples Anwendungsprozessoren in iPhone-Smartphones und iPad-Tablets ist seit 2013 um 43 % pro Jahr gestiegen. In dieser Zahl sind Daten des A13-Prozessors mit seinen 8,5 Milliarden Transistoren enthalten. Apple wird voraussichtlich im ersten Halbjahr 2020 ein iPad Pro mit dem neuen A13X-Prozessor vorstellen.
Die Hochleistungs-GPUs von NVIDIA verfügen über eine extrem hohe Transistoranzahl. Im Gegensatz zu Mikroprozessoren enthalten GPUs mit ihrem höchsten Grad an Architekturparallelität keine nennenswerte Menge an Cache-Speicher, sodass viel Platz für Logik (Transistoren) bleibt. Der anhaltende Fokus des Unternehmens auf maschinelles Lernen und KI-Beschleuniger wird diesen Trend nur noch verstärken.
Source: 3dnews.ru