Hi,
was ist der kleinste, theoretisch mögliche (und praktisch irgendwann
erreichbare) Transistor in einem Chip?
Vor ein paar Jahren waren noch 14 nm der Standard, mittlerweile sind es
5 nm und es geht auf 3-4 nm zu. Einfach beeindruckend wie schnell es
vorangeht... doch wie lange und wie weit kann das noch gehen?
Ich habe zwar was von Einzelatom-Transistoren gehört, aber sowas in ein
Handy oder Computer zu bauen scheint erstmal unmöglich zu sein. Daher
die Frage: Wie sähe der kleinste mögliche Transistor auf Halbleiterbasis
aus?
Was denkt ihr wird noch möglich sein? Wie stellt ihr euch die Zukunft in
der Richtung vor?
Welche Vorteile bringt das ganze?
Und wie hängt das mit Moores Law zusammen?
Moore schrieb:> Wie sähe der kleinste mögliche Transistor auf Halbleiterbasis> aus?
Verdammt klein.
> Was denkt ihr wird noch möglich sein?
Viel.
> Wie stellt ihr euch die Zukunft in der Richtung vor?
Geil.
> Welche Vorteile bringt das ganze?
Noch mehr Rechenleistung.
Moore schrieb:> Und wie hängt das mit Moores Law zusammen?
Moores Law ist ein empirisches Modell für die Entwicklung der Größe von
Halbleiterstrukturen. Eine Extrapolation in die Zukunft kann
funktionieren, muss aber nicht.
Ein Gesetz, wie die 1:1 Übersetzung suggeriert, ist es schon allemal
nicht.
Moore schrieb:> Was denkt ihr wird noch möglich sein
Es beginnt irgendwann der quantenmechanische Tunneleffekt, deutlich über
1 Atom, kleiner geht's dann nicht mehr. Aber 100 Atome sind wohl mehr
als nötig. Genaueres steht sicher in passender Forschungsliteratur.
Wolfgang schrieb:> Moores Law ist ein empirisches Modell für die Entwicklung der Größe von> Halbleiterstrukturen.
Nicht ganz: "..., who in 1965 posited a doubling every year in the
number of components per integrated circuit, ...". Es ist aber nicht nur
die Integrationsdichte gewachsen, sondern auch die Chipfläche, und die
steckt in der Kurve mit drin.
Definiere Transistor!
wenn man einen Schalttransistor flach kloppt, heiisst das loch lange
nicht, das man auch einen NF-Verstärker Transistor so mickrig züchten
kann ohne das er schon bei der kleinsten ESD verglüht.
> Vor ein paar Jahren waren noch 14 nm der Standard, mittlerweile sind es> 5 nm und es geht auf 3-4 nm zu.
Nein die Tranistoren sind nicht 3 nm groß, du erzählst Stuss und hast
keinerlei Ahnung. Die Strukturbreite beschreibt nicht die Gesamtgröße
des Transistors sondern lediglich den Abstand zwei elektroden.
@Mods: thread sollte wegen irriger Annahmen des TO sofort gelöscht
werden. Damit wird nur unwissemnschaftlicher Dünnschiss verbreitet.
Hansimglück schrieb:>> Welche Vorteile bringt das ganze?>> Noch mehr Rechenleistung.
Die Vorteile in der heutigen IT-Infrastruktur gründet aber weniger in
der schieren Anzahl von 'transfer resitoren' als in der Verbreitung
leistungsfähiger Übertragungstechnik.
Die Unterhaltungsdaddeltechnik wäre immer noch auf dem Niveau von "Duke
Nukem" wäre nicht die Diskette durch das mobilfunkbasierte Internet
abgelöst worden. Also sollte man eher moderne Antennentechniken ins
Rampenlicht heben, statt den schnöden Transistor.
Achja, mit den Bleiakkus von damals wäre bei den Handianern heutzutage
auch kein 👍 zu gewinnen.
256bit CPUs sind dann die Zukunft, welche ein Zahl aufteilen können, und
diese Zahl dann als 8 verschiedene Operanden bei Bedarf weiter
verarbeiten kann.
Es ist schon jetzt so, das man zu allerlei "Handständen" greifen muß, um
7 oder 5 nm zu realisieren. Reichte früher Wolfram und Aluminium für die
Metal Layer und Sikliziumoxid für die Isolation, greift man z.B. zu
Hafniumoxid als Hi-K Dielektrika. Oder man wählt die Materialien gezielt
so aus, das die Strukturgrößen auf ganzzahlige Atome in der Breite
kommt. Mit 3D Strukturen kann man Moore ebenfalls ein Schnippchen
schlagen, indem man nicht nur die Fläche, sondern das Volumen besser
ausnutzt, indem man mehr als die sonst üblichen 4-6 Lagen nutzt, oder
Chips dünnschleift, bzw. neuerdings per Laserimpuls und flüssigem
Stickstoff teilt und die dünnen Chips dann stapelt.
Das Entwicklungstempo wird sich vielleicht etwas verlangsamen, aber da
geht sicherlich noch was :-)
Think! Not manipulate! schrieb:> noch auf dem Niveau von "Duke Nukem"
Duke Nukem war und ist geil. Könnte ich mal wieder laden und ein paar
Runden zocken. Bester Shooter ever.
Wühlhase schrieb im Beitrag #7122689:
> Think! Not manipulate! schrieb:>> @Mods: thread sollte wegen irriger Annahmen des TO sofort gelöscht>> werden. Damit wird nur unwissemnschaftlicher Dünnschiss verbreitet.>> Meine Fresse, was glaubst du kleiner Scheisser
Danke, gleichfalls.
Moore schrieb:> was ist der kleinste
In der aktuellen c't 15/2022 ab Seite 128 ist ein sehr interessanter
Artikel zur Halbleiter-Fertigungstechnik. Suche nach "Goldesel -de".
"Ein Transistor ist nur dann ein Transistor wenn man ihn mit den Fingern
anfassen kann und mindestens drei Anschlußdrähte zum Anlöten hat. Alles
andere ist unecht und Scharlatanerie".
Pr. Schnauzbart schrieb:> "Ein Transistor ist nur dann ein Transistor wenn man ihn mit den> Fingern> anfassen kann und mindestens drei Anschlußdrähte zum Anlöten hat. Alles> andere ist unecht und Scharlatanerie".
Die Transistoren im nm Bereich kannst du auch anfassen wenn du sie
irgendwie unbeschadet da rausschneiden kannst, du wirst nur nicht viel
spüren beim "Anfassen".
Und die haben teilweise sogar mehr als 3 "Anschlüsse"!
DPA schrieb:> 7nm... In der grössenordnung sind das doch geschönte Zahlen fürs> marketing.
Ist eigentlich schon länger so, daß diese Angaben nicht mehr unbedingt
die echten Strukturbreiten sind (wobei es ohnehin noch eine
Definitionssache ist, was man hier als Struktur betrachtet), sondern
eher eine Art Generations-Nummerierung darstellt. Nennt sich daher
eigentlich auch nicht mehr Strukturbreite, sondern Technologieknoten ->
https://de.wikipedia.org/wiki/Technologieknoten
Jens G. schrieb:> DPA schrieb:>> 7nm... In der grössenordnung sind das doch geschönte Zahlen fürs>> marketing.>> eigentlich auch nicht mehr Strukturbreite, sondern Technologieknoten ->
Wobei die Wikipedia-Definition auch ne Unmenge Schönfärbebegriffe aus
dem Halbleitermarketing enthält.
"Meilenstein, Herstellergeneration" klingt gewaltig ist aber in der
Wirkung eher gering. Sieht man beispielsweise daran, das viele auf
'mächtig machende' Industrienation wie die Russerei seit Ewigkeiten in
der Mikroelektronik mehrere 'Fertigungs-Generationen' hinterhinken.
"Verkleinerung der Schalt-transistoren" ist bestenfalls ein Element in
der Elektronikentwicklung. Wie bereits gezeigt schreitet der technische
Fortschritt heute eher wegen andere Entwicklungen (Vernetzung, System on
a chip, hochenergetische Akkus) voran.
https://www.trendforce.com/presscenter/chart/20210916-34.html# (Anhang)
Je kleiner ein Transistor ist, desto unbrauchbarer wird er. Er taugt
nicht mehr als Analogverstärker, er kann nur noch mit Spannungen
unterhalb 1.0V betrieben werden, Leckströme lassen die wenigenen
gespeicherten ladungen innerhalb v. wenigen sekunden wegfließen, Kosten
für die Lithography steigen ins Unbezahlbare...
Schon deshalb wird der Trend in der Elektrotechnik von den 'richtigen'
(Leistungs-)transistooren bestimmt (Antriebstechnik,PV-Anlagen) und auch
in der Informationstechnik dominieren die 'Brot- und Butter Prozessoren'
und nicht die überzüchteten Graphicprozessoren für pathologische
Dauer-Gamer wie dieser:
https://www.eurogamer.de/cosplay-legende-the-south-park-guy-stirbt-an-corona-wow-community-trauert
Think! Not manipulate! schrieb:> wenn man einen Schalttransistor flach kloppt
zeigt man nur,
dass man die physikalischen Eigenschaften von Silizium nicht kennt
Think! Not manipulate! schrieb:> Tranistoren sind nicht 3 nm groß,
Tranistoren sind das sicherlich nicht.
> du erzählst Stuss
Der Satz ist daher richtig, wenn Du den Dir vor dem Spiegel vorliest,
oder modern die Frontkamera des Smartphones als Speigelersatz
verwendest.
Die 3nm sind die pn-, bzw. np-Zone des Transistors auf dem Wafer.
Übrigens fehlen die kleinen leistungsschwachen Transistoren als
diskretes Bauteil für effiziente sparsame Schaltungen. Mir fehlt da der
Transistor mit einer maximalen Strombelastbarkeit von 5mA und
Verstärkung ab 1000. Der Transistor könnte mit Tricks sogar dazu
gebracht werden, auch mit niedrigeren BE-Schwellen als 0,7V zu
funktionieren.
●DesIntegrator ●. schrieb:> Think! Not manipulate! schrieb:>> wenn man einen Schalttransistor flach kloppt>> zeigt man nur,> dass man die physikalischen Eigenschaften von Silizium nicht kennt
Nunja, die Sprachwahl in einem forumsbeitrag zeigt weniger das
Technische Verständnis des Autors als die Erwartung desselben an das
Begriffsvermögen der Leserschaft.
Bei dem niedrigen-Niveau das der TO mit seinem Eröffnungpost an den Tag
lehnt, ist es schon angebracht eine unpräzise Ausdrucksweise wie 'flach
kloppen' zu verwenden, auch wenn hier Umformschritte wie walzen oder
hämmern nicht angewandt werden.
Es liegt an dem Leser selbst, ob er sich anhand der gezeigten Links zu
Lithography schlau macht, wie das Si hier bearbeitet wird.
Dieter schrieb:> Übrigens fehlen die kleinen leistungsschwachen Transistoren als> diskretes Bauteil für effiziente sparsame Schaltungen.
Yep, an diese Grenze bin ich auch schon etliche Male gestoßen. Keine
Ahnung, warum sich kein Hersteller erbarmt, mal einen Transistor mit
z.B. 1mA Nennstrom in ein Gehäuse zu packen. Stattdessen findet man 1000
Standardtypen, die alle nur fast dasselbe können.
Die Lage hat sich ja etwas entspannt, seit es kleine GAN-Mosfets gibt.
Allerdings ist das eine sauteure Alternative. Vor allem mit Blick auf
15ct-ICs, in denen hunderte der Transistoren sitzen, die man eigentlich
nur bräuchte.
Bei Z-Dioden sieht es ähnlich aus. Gerade bei kleinen Spannungen haben
die ja größere Leckströme, man muss sie also mit z.B. 30mA oder mehr
bestromen, um auf ihre Nennspannung zu kommen. In effizienten
Schaltungen will man aber eher 50µA. Warum gibt´s da jetzt keine, die
sowieso nur 0,5mA tragen kann, die würde man doch viel besser
auslasten?! Hier wird man gezwungen, teure µA-Bandgaps zu nutzen, die
obendrein noch in unförmigen Gehäusen sitzen.
Kurz gesagt kommt man oft an Bauteil-Grenzen, die es technisch
eigentlich nicht geben sollte. Stattdessen muss man sich durch einen
unvorstellbaren Berg an Standard-Müll kämpfen.
Dieter schrieb:> Die 3nm sind die pn-, bzw. np-Zone des Transistors auf dem Wafer.> Übrigens fehlen die kleinen leistungsschwachen Transistoren als> diskretes Bauteil für effiziente sparsame Schaltungen. Mir fehlt da der> Transistor mit einer maximalen Strombelastbarkeit von 5mA und> Verstärkung ab 1000. Der Transistor könnte mit Tricks sogar dazu> gebracht werden, auch mit niedrigeren BE-Schwellen als 0,7V zu> funktionieren.
Mir fehlt jemand, der nicht hoch integrierte Mosfets mit diskreten
bipolar Transistoren verwürfelt.
Magst du mir mal die Tricks um Vbe,on zu drücken verraten?
