Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

3D-Mikroprozessoren werden bald Realität

15.12.2009
Vervielfachung der Rechenleistung bei verringertem Energiebedarf in Sicht

Forscher an der EPFL Lausanne (école polytechnique fédérale de Lausanne) und der ETH Zürich haben mit der Entwicklung eines dreidimensionalen Mehrkernprozessors begonnen. Im Rahmen des Projekts CMOSAIC sollen Prozessorkerne nicht mehr wie bisher üblich nebeneinander verbaut, sondern übereinander gestapelt werden.

Die Wissenschafter verfolgen unter der Leitung von John R. Thome das Ziel, eben so viele Transistoren pro Kubikzentimeter wie Neuronen im menschlichen Hirn zu verschalten. "Es existieren etwa eine Bio. Nervenzellen pro Kubikzentimeter. Eine ähnliche Menge an Transistoren könnte in den 3D-Chips der Zukunft angeordnet sein", sagt John R. Thome, Professor an der EPFL, gegenüber pressetext. Darüber hinaus soll ein in den Chip integriertes Kühlsystem verhindern, dass die Betriebstemperatur die kritische Marke von 85 Grad Celsius übersteigt.

Innovatives Kühlsystem geplant

Um das Leistungsvermögen von Computern zu steigern, gingen Prozessorenhersteller vor einigen Jahren zur Mehrkerntechnologie über. Doch dieses Konzept stößt mittlerweile an physikalische wie wirtschaftliche Grenzen. Daher überrascht es nicht weiter, dass auch Spezialisten von IBM partnerschaftlich an dem Projekt mitarbeiten. Als zentrale Schwierigkeit gilt nach wie vor, dass elektronische Bauteile ab einer Temperatur von 85 Grad nicht mehr zuverlässig arbeiten.

Hier wissen sich die eidgenössischen Ingenieure in Form eines in den Chipkörper integrierten Kühlsystems zu helfen. Zwischen den Kernen befinden sich winzige, mit Kühlflüssigkeit befüllte Kanäle mit einem Durchmesser von 50 Mikrometern. Das Kühlmittel nimmt die im Betrieb entstehende Wärme auf und verlässt hernach als Dampf den Kreislauf. Dieser wird dann mithilfe eines Kondensators wieder verflüssigt und in den 3D-Prozessor zurückgepumpt.

"Das System kann entweder mit Wasser oder einem umweltfreundlichen Kältemittel gekühlt werden. Es ist ferner vorgesehen, dass die Abwärme der Chips nutzbringend verwertet wird, etwa für die Beheizung von Gebäuden", meint Thome. Dies scheint unbedingt nötig, stellt doch der Energiehunger moderner Rechenzentren ein massives Umweltproblem dar (pressetext berichtete: http://www.pressetext.com/news/091130020/). Die für Serverbetrieb und Kühlung benötigte Strommenge droht sich alle fünf Jahre zu verdoppeln.

Mehr Leistung bei verringertem Energieaufwand

Laut den eidgenössischen Experten weist eine dreidimensionale Prozessorarchitektur auch den Weg zu besserer Performance. Einzelne Prozessorkerne werden übereinander angeordnet, sodass die gesamte Kernoberfläche für Verbindungen genutzt werden kann. 100 bis 10.000 sehr kurze Verbindungen pro Quadratmillimeter sollen die Datenaustauschgeschwindigkeit vervielfachen. "Die Anzahl der Verbindungen zwischen den Ebenen hängt jedoch maßgeblich von der Gestaltung des Kühlsystems ab. Je höher die Verbindungsdichte mithilfe von TVS-Dioden ist, desto weniger Platz bleibt für Kühlkanäle", so der Experte.

Laut den Forschern ließen sich auf lange Sicht Chips herstellen, die mit 90 Prozent weniger Energie auskommen als konventionelle Mehrkernprozessoren. Das Team um Thome gibt sich auch sonst sehr optimistisch und rechnet bereits 2010 mit der Fertigstellung eines ersten Prototypen. Schon 2015 soll die Neuentwicklung in hochperformanten Rechensystemen zum Einsatz kommen. Eine Serienproduktion sei hingegen vor 2020 nicht zu erwarten, so der Tenor an den technischen Hochschulen.

Nikolaus Summer | pressetext.austria
Weitere Informationen:
http://esl.epfl.ch/page78902-en.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Das Gehirn mit „Legosteinen“ modellieren
16.06.2017 | Universität Luxemburg - Université du Luxembourg

nachricht Dehnungsmessung – schnell und vielseitig wie nie
14.06.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Im Focus: Forscher entschlüsseln erstmals intaktes Virus atomgenau mit Röntgenlaser

Bahnbrechende Untersuchungsmethode beschleunigt Proteinanalyse um ein Vielfaches

Ein internationales Forscherteam hat erstmals mit einem Röntgenlaser die atomgenaue Struktur eines intakten Viruspartikels entschlüsselt. Die verwendete...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

Forschung zu Stressbewältigung wird diskutiert

21.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt

22.06.2017 | Physik Astronomie

Evolutionsbiologie: Wie die Zellen zu ihren Kraftwerken kamen

22.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Spinflüssigkeiten – zurück zu den Anfängen

22.06.2017 | Physik Astronomie