Innovation bei elektronischen Schaltungen
Schnellere Chips mit diagonalem Design

Die amerikanische Firma Simplex Solutions hat zusammen mit dem Elektronikkonzern Toshiba ein Chipdesign vorgestellt, das erstmals diagonale Verbindungen enthält. Durch diese direkte Leitungsführung ist es gelungen, den Prozessor merklich schneller zu machen. Mit dem Verfahren haben die Firmen eine Leistungssteigerung bei den Prozessoren um 10 % erzielt und die Chipausbeute um 30 % gesteigert.

HB MÜNCHEN. Die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten ist eine Gerade. Das wussten schon die alten Griechen. Mikroprozessoren und andere Logik-Schaltkreise ignorieren diese alte Erkenntnis bis heute. Sie sind im "Manhattan-Style" hergestellt. Wie im Zentrum New Yorks gibt es weder krumme Wege noch diagonale. Alles ist rechtwinklig angelegt. Trotz der verlockenden Aussichten traute sich die Halbleiterindustrie bislang nicht an die krummen Verbindungen.

Die Verdrahtung der integrierten Schaltkreise wird heute längst von Hochleistungscomputern gesteuert. Doch trotz teurer Rechenpower ist die Suche nach der optimalen Verbindung immer noch eine Herausforderung. Schließlich müssen bei einem Prozessor vom Typ "Athlon" über 37 Millionen Transistoren verkabelt werden.

Die Software-Programme müssen aber nicht nur den optimalen Weg suchen. Noch viel schwieriger ist es, die Verzögerungszeiten zu berücksichtigen, die sich infolge der unterschiedlich langen Wegstrecken ergeben. Die Programme, die diese Arbeit erledigen, sind zurzeit ausschließlich für Chips im "Manhattan-Style" geeignet. Bei 45 Grad Winkel müssen sie passen.

Kein Wunder, dass die "45 Grad Pioniere" Simplex Solutions und Toshiba ganze zwei Jahre brauchten, um die Blaupause für einen Mikroprozessor mit diagonalen Verbindungswegen zu entwickeln. Konstruiert wurde ein "Risc-Chip" (Reduced Instruction Set Computer), der auf Grund seines reduzierten Befehlssatzes einfacher aufgebaut ist als normale Schaltkreise. Als nächsten Schritt müssen die Firmen jetzt die Fabrikation für die Chip-Masken überarbeiten, mit denen später die Strukturen des Prozessors auf das Silizium übertragen werden. Auch die Elektronenstrahl-Apparate, die diese Aufgabe übernehmen, beherrschen bislang nur 90-Grad-Verbindungen. Als Lohn für die Mühe winkt den Pionieren eine um 30 % höhere Chip-Ausbeute. Denn infolge der kürzeren Verbindungswege benötigt jeder Prozessor ein Drittel weniger Platz auf dem Wafer.

Um nicht zu viele Veränderungen in die Wege leiten zu müssen, werden in dem Projekt von den fünf übereinander liegenden Verbindungsschichten auf dem neuen Chip zunächst nur zwei mit diagonalen Wegen ausgestattet. Die restlichen kennen nach wie vor nur rechte Winkel.

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