Transistoren Anzahl?
In den heutigen Prozessoren stecken ja zum Teil mehrere Milliarden Transistoren, die als winzige Schalter fungieren.
Ich frage mich, wie können so viele Transistoren sinnvoll in einen Prozessor verbaut werden? Wie bekommt man so viele Transistoren in so wenig Platz unter und wird da Transistor um Transistor maschinell auf eine Platine gesetzt und dann sinnvoll verbunden?
Das kann ich mir bei dieser Zahlenordnung beim besten Willen nicht vorstellen.
Wenn ich nach Bildern suche, finde ich schon immer komplex aussehende Prozessoren, aber die Bauelemente bewegen sich doch niemals im Milliardenbereich.
7 Antworten
Der Prozessor entsteht durch Belichtung wie bei einem Foto-Film, Ätzen der Strukturen und zum Schluss dem Anschluss feinster Drähte (bonden) zwischen dem Silizium-Chip und den Anschlüssen des Prozessors.
Etwas genauer:
Der logische Entwurf des Mikroprozessors wird in speziellen Hochleistungscomputern geroutet, ähnlich wie eine Leiterplatine eines elektronischen Gerätes geroutet wird.
Es werden also die Millionen oder sogar Milliarden von Transistoren, von denen du sprichst, optimal in einer räumlichen Struktur geplant und daraus eine oder mehrere Masken erstellt. Diese Masken werden durch ein Fotolithografie-Verfahren auf die Wafer übertragen, aus denen dann anschließend durch ein Ätzverfahren der eigentliche Prozessor-Chip entsteht.
https://www.halbleiter.org/lithografie/belichten/
https://de.wikipedia.org/wiki/Fotolithografie_(Halbleitertechnik)
Es ist also ein sehr kompliziertes Verfahren und die Strukturen sind unendlich klein... Für mich ist diese Technologie der größte Fortschritt in der Ingenieurwissenschaft.
Es werden also keine einzelnen Transistoren platziert;-)
Grüße, Dalko
Die "Bauelemente" kannst du gar nicht sehen. Ein Menschliches Haar ist etwa 600000nm groß und ein Transistor von einer modernen AMD CPU nur 7nm groß. Der ist also 85.000 mal kleiner als das Menschliche Haar. Bei 8,34 Milliarden Transistoren auf so einer kleinen Fläche, kannst du dir ja vorstellen wie klein die sein müssen.
So genau kann ich dir das nicht erklären, aber der "mapexmarspro" kennt sich da deutlich besser aus. Hab ihm mal deine Frage verlinkt.
Zitat : Ja im normalen Verfahren wird bei geringen strukturbreiten gern die DUV Lithographie eingesetzt, in dem Fall ist diese längst nicht mehr fein und dicht genug.... Hier kommt ein neues EUV Lithographieverfahren zum Einsatz. Mit normalem Licht könnte man das garnicht mehr schaffen, weil die Strukturen unterhalb der der Wellenlängen von sichtbarem Licht liegen. Die EM Wellenlängen darf nicht größer als die zu belichtende Struktur sein. Das wahrnehmbare elektromagnetische Spektrum endet bei ca 400nm, man könnte es also nicht mal sehen.... Mechanisch ist da im im Grunde genommen nix mehr, das ist jenseits der Größen die man unter mechanischer aktuation verstehen würde.... Nach heutigem Maßstäben jedenfalls. Natürlich darf die Wellenlänge nicht über der zu belichtenden strukturbreiten liegen, das ist logisch nä^^. 7nm ist heftig.... Selbst ein Influenzavirus ist über 30nm groß hehe. Darum extrem ultraviolet lithographie.
7nm ist die Auflösung des Belichtungsverfahrens. Die Transistoren/Leiterbahnen usw. an sich sind etwas größer als 7nm, wahrscheinlich so im Bereich 10-20 nm.
Jain.... 20 ist zuviel. 7nm bedeutet das die mittlere Fertigungsgröße bei 7nm liegt. Also alles im Bereich von 14 bis 7nm ist denkbar. Aber ja, da ist nicht alles 7nm breit ^^
Es handelt sich um integrierte Schaltkreise. Dabei übernehmen mikroskopisch kleine (eigentlich noch kleinere) Strukturen die Funktion eines Transistors. Deshalb nennt man die so - weil sie eben so funktionieren. Es sind keineswegs die kleinen Knübbelchen, die man aus dem Elektronikbaukasten kennt. Die gesamte Fläche des Chips mit allen Strukturen wird in mehreren Schritten aufgebaut. Danach wird der Chip "gebondet" also mit Kontakten verlötet, dann wird er "eingegossen" und du hast diese typischen Käferchen.
Die Transistoren werden aus einer Silizium Scheibe herausgeätzt und bestehen nur aus ein paar einzelnen Atomen. Das hat nichts mit Bauteilen zum auflöten zu tun.
Danke für diesen Größenvergleich :)
Wie können die Transistoren dann aber sinnvoll miteinander verbunden werden? Es müssten ja aber Milliarden kleiner Leitungen gelegt werden. Das kann doch maschinell sowohl Zeitlich, als auch fein motorisch nicht möglich sein?