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 Schnelle Time-to-Market durch standardisierte Datacenter-Container
28.03.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Modellfabrik Industrie 4.0: Forschungs- und Trainingsplattform für Wissenschaft und Wirtschaft
28.03.2017 | Hochschule Konstanz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten