Onderzoek naar alternatieve productietechnologie chips

Onderzoekers van het Japanse National Institute of Advanced Industrial Science zijn erin geslaagd een prototype van een diamantlaag te ontwikkelen waarmee traditionele halfgeleiders vervangen kunnen worden.

De wetenschappers 'kweekten' kristallen in een platte laag die een halve millimeter dik is en een oppervlakte van een vierkante centimeter heeft. Details over de werking werden niet vrijgegeven, maar als de wetenschappers erin slagen grotere exemplaren te ontwikkelen, zou dat tot snellere en efficiëntere halfgeleiders kunnen leiden. De Japanners zijn overigens niet de enigen die zich bezighouden met onderzoek naar nieuwe productietechnologieën voor chips. Bij Micron rollen momenteel 50nm-wafers van de band, maar kijkt men alvast uit naar alternatieve technologieën. Mike Splinter, ceo van Applied Materials - een bedrijf dat de uitrusting levert om microchips te fabriceren - stelt dat het 25nm-tijdperk dichterbij komt en daarmee ook de grenzen van wat mogelijk is met de huidige technologie. Hoewel hij niet zo ver gaat als Gordon Moore, die een tijd geleden meldde dat zijn wet niet langer geldig is, benadrukt hij dat de Moore-wet wel tegen de grenzen van de fysica aanhikt.

Volgens Tom Trill van geheugenbakker Samsung wordt er wel aan alternatieven gewerkt, maar zijn technologieën als m-ram, p-ram, moleculair geheugen en koolstofnanotubes voorlopig nog science-fiction. Geheugenfabrikanten zijn het er dan ook over eens dat er gedurende de komende tien jaar fors geïnvesteerd zal moeten worden in onderzoek. Phase-change-geheugen of p-ram lijkt daarbij voor veel bedrijven de interessantste optie. IBM slaagde er afgelopen december zelfs in een prototype van een p-ram-chip te produceren die 500 keer zo snel werkte als een hedendaagse flashgeheugenchip.

Reacties (23)

[Daos]

Diamant is gewoon een halfgeleider net als silicium. Het heeft voor normaal gebruik alleen veel slechtere eigenschappen dan Si. Voor vermogenselektronica (schakelen met hele grote stromen/spanningen) is het daarentegen wel heel goed.

Het lijkt alsof ze bij The Inquirer iets niet helemaal goed begrepen hebben.

[rwwh]

Diamant is beter te beschrijven als een isolator. Een HEEL belangrijke eigenschap lijkt me de warmtegeleiding, hierin verslaat diamant alle concurrenten met een hele grote marge.

[diederik77]

Inderdaad:
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_thermal_conductivities
Diamant geleid ruim 5x zo goed als koper

Van the inquirer:

the diamond sheets could replace silicon substrates and provide faster and more efficient semiconductors.

Dit snap ik niet: waarom zou diamant 'sneller' zijn dan Si? Snelheid wordt meestal beperkt door ongewenste capaciteiten in chips en door verstoken van elektrisch vermogen naar warmte. Ik zie niet hoe diamant hierin beter zou zijn dan Si...

[Molybdenum]

diamant geleidt zoals al gezegd warmte heel goed, dus je kan efficienter warmte afvoeren en zo dus transistoren effectief op een hogere snelheid laten werken, zonder dat er oververhitting optreedt.

[Verwijderd]

Ok. maar daar schuilt wel weer een risico in. Diamant is een koolstofkristal en kan dus branden. Overbelasting kan dus wel makkelijker schade aanbrengen dan bij silicium.

Edit: (@ AugmentoR) Hier staat:

Een voorbeeld van een periode: vlakbij het element stikstof in de tweede periode van het schema liggen koolstof en zuurstof. Hoewel ze in massa overeenkomen (ze schelen slechts enkele atomaire eenheden (A.E.)), verschillen hun eigenschappen aanzienlijk. Bijvoorbeeld, zuurstof met zijn twee atomen in een molecuul is een gas dat brandbaarheid bevordert; stikstof met zijn eveneens twee atomen is een gas dat brandbaarheid juist niet bevordert, en koolstof is een vaste stof die zelf verbrand kan worden (jazeker, ook diamant kan branden!).

En hier staat een vraag naar de ontbrandigstemperatuur van diamant.

[AugmentoR]

@Loninkwoner: Nee hoor, diamant brandt niet zomaar. Dwz als je het héél extreem verhit wel indien er voldoende zuurstof bij gelaten wordt, maar dan brandt silicium ook, net als zo'n beetje alles behalve de edele elementen (en oxides natuurlijk (; )

[0rbit]

Diamant geleidt (elektrisch) voor zover ik zo snel kan vinden toch nog wel een stuk beter dan silicium.

Pas als je materiaal gaat doteren en plaatselijk de geleidbaarheid kunt aanpassen kun je gaan denken aan diodes en transistoren.

Bij gebruik van diamant kun je doordat grotere stromen mogelijk zijn sneller voldoende lading transporteren om een geheugencel te vullen. Diamant zou dus inderdaad sneller en zuiniger zijn en warmte beter kunnen afvoeren.

[Verwijderd]

IBM slaagde er afgelopen december zelfs in een prototype van een p-ram-chip te produceren die 500 keer zo snel werkte als een hedendaagse flashgeheugenchip.

Iemand hier meer info over? Dank

Ontopic:
Ik ben het ermee eens dat ze sneller naar de volgende generatie chips moeten gaan werken. De kleinste producten die nu gefabt worden zijn 50 nm. Echt lang zal het dan toch niet meer duren voor de de 'grens' bereikt hebben?

[Verwijderd]

Als ik het goed heb: http://en.wikipedia.org/wiki/Phase-change_memory

[ls470]

P-RAM, PCM, OUM => allemaal namen voor dezelfde technologie (die gebaseerd is op soortgelijke materialen als in CD-RW gebruikt worden).

Snelheid is geen probleem bij PCM, maar er zijn wel andere problemen zoals stroomverbruik (het programmeren van een cel vereist honderden microampere, en voor iedere cel moet er een transistor zijn die deze stroom kan schakelen; de energie die voor het schrijven van een bit nodig is is misschien 100.000 keer hoger dan bij NAND Flash), celgrootte (nog altijd een stuk groter en dus duurder dan klassieke NAND Flash) en de grote moeilijkheid voor multilevel-operatie (meer dan 1 bit per cel stockeren) waardoor het voorlopig onmogelijk is PCM even goedkoop (of zelfs een beetje in de buurt) als gewone Flash te maken. Zolang de schaling van NAND verdergaat zal er waarschijnlijk geen alternatieve technologie komen, maar wanneer NAND niet meer kleiner/goedkoper gemaakt kan worden hopen we dat een van de alternatieven nog wel verder zou kunnen...


Wat ook niet vergeten mag worden is dat het kleiner worden van transistoren al veel langer is verdergegaan dan dat bv 20 jaar geleden voor mogelijk gehouden werd (het zou volgens voorspellingen van toen onmogelijk zijn transistors kleiner dan 1um te maken). Ooit zal het wel stoppen (een transistor die veel kleiner is dan een atoom lijkt me niet gemakkelijk om te maken) maar het is nu vrij onrealistisch en zinloos te proberen voorspellingen te maken over hoe de technologie de volgende 10-20 jaar zal evolueren...

[Fullhouse]

Ik vind het wel raar dat ze diamant willen gaan gebruiken voor silicium.. namelijk diamant is veel duurder dan silicium en je kan diamant niet zelf produceren. het is een proces in de natuur dat koolstofbindingen verschillende verschijningsvormen aannemen, en zo dus ook diamant.
Daar op tegen silicium is goedkoper, je kan het zelf produceren en met boor en nog paar andere atomen wordt het gebruikt als halfgeleiders.

[Ras]

Je kunt wel zelf diamant produceren. Er bestaat industriële diamant.

Wiki industrial diamond

[AugmentoR]

Idd diamant is prima te produceren, dat is juist het onderwerp van dit nieuwsbericht... En qua prijs: voor het extreeem zuivere silicium dat in de betere chips zit betaal je ook de hoofdprijs, het zal zelfs niet veel goedkoper zijn dan diamant!

[DropjesLover]

er zijn alternatieven nodig, maar wel snel dus...

met alle respect, maar een nieuw proces ontwikkellen daar horen we een hele hoop over, maar alles duurt minimaal 5 jaar voordat het op de markt is, hoe stellen ze zich dit dan voor?

[Verwijderd]

Nou, gewoon, beetje doorwerken hè.

[kidde]

maar wel snel dus....

Ja, als die alternatieve geheugens langzamer zijn koopt niemand ze

Alle gekheid op een stokje: Is het een serieus probleem als geheugen even twee jaartjes niet sneller en groter wordt? Volgens mij valt dat best mee.
Vandaag de dag kunnen de meeste toepassingen immers ook werken met de geheugens van twee jaar oud, alleen de meest veeleisende spellen misschien niet, en bepaalde wetenschappelijke vraagstukken zullen misschien even twee jaar moeten wachten.
Het lijkt mij dat bedrijven dat incalculeren, en de tijd tussen snellere /grotere geheugens kunstmatig zullen oprekken; net zoals men DDR2 momenteel eerst wil uitmelken voor met DDR3 te komen (er wordt al DDR4 geproduceerd zelfs) terwijl Intel ooit zij DDR2 over te willen slaan.

[Smht]

economie gaat er van uit dat men elke keer iets nieuwers/snellers kan kopen voor zijn geld.

als die drijfveer er niet is rolt er geen geld en dat is slecht voor de economie. Het is niet zo'n punt technisch gezien dat er even geen vooruitgang wordt geboekt.

Anders is dit als men op eenzelfde technisch niveau wil blijven. Dan kan 1 land niet stilstaan in technische ontwikkeling terwijl het andere groeit.

[martijnmaas]

Geheugen is snel genoeg, alleen de !! processoren zijn nog niet vooruit te branden.

Of sla ik nu de plank geheel mis ??

[.oisyn]

Ja, de grootste bottleneck ligt bij de meeste applicaties bij het geheugen. Als data niet in de L1 cache of zelfs de L2 cache staat, treden er stalls op van tientallen zoniet honderden cycles waarin de CPU practisch niets kan doen omdat ie op de data staat te wachten.

[Blaatkiller]

diamanten in je pc? PimP My PC

[Verwijderd]

ik denk niet dat een gigantisch probleem is als de geheugenmarkt even niet meer grote vooruitgang boekt op de bestaande types, als dit concept doorontwikkeld is en een succes kan worden komt deze tak van technologie toch wel weer in een stroomversnelling

[Soepstengel]

Waar in dit bericht staat dan dat het diamand gebruikt wordt om te geleiden?

Maar het zou mij niet verbazen, het is al eens eerder mogelijk gebleken data op te slaan in diamant geloof ik