A mélyhűtött chip áttört minden eddigi sebességi rekordot

Ezen az elektron mikroszkópos felvételen jól látszik a tranzisztor két szilícium-germánium ötvözetből álló "SiGe" zónája, amelynek kiterjesztett kristályszerkezete van. A kidudorodó rész összenyomja az elektromosan vezető csatornát a két SiGe zóna között, amivel megnöveli a tranzisztor teljesítményét. Az ilyen feszítés, ha egy százalékkal elnyújtja a félvezető kristályszerkezetetét és "simábá" teszi az elektronpályákat, az 15 százalék körüli  teljesítménynövekdést jelent a tranzisztor számára.  © sciencenews.org

A kísérlet annak a projektnek a része, amelynek során azt szeretnék felderíteni, hogy hol vannak a határai a szilícium-germánium (SiGe) chipek teljesítményének. A SiGe chipek nagyon hasonlóak a megszokott szilícium alapú elektronikus morzsákhoz, de a nagyobb teljesítmény és a kisebb energiafogyasztás érdekében germániumot is tartalmaznak.

A germánium hozzákeverése az alapanyagokhoz megemeli a félvezető lapkák előállítási költségeit, s ennek megfelelően a chipek is többe kerülnek, így a felhasználási területük jelenleg néhány speciális piaci szegmensre korlátozódik. A SiGe chipek gyártását az IBM 1998-ban kezdte meg, s azóta több százmillió darabot adott el belőlük.

A félvezető piacot jelenleg a mobiltelefon-gyártók igényei mozgatják elsősorban, hiszen évente több milliárd chipre van igényük. Az Intel a jobb teljesítmény és az elfogadható ár érdekében létrehozott egy középutas megoldást azzal, hogy a chipek alapanyagául szolgáló szilíciumba egy kevés germániumot is kevert ezzel javítva a teljesítményt, s csökkentve az energiaigényt. Így a germánium végső soron már megjelent a mindennap használatos technológiák szintjén is.

Az IBM és a Georgia Tech chipje szobahőmérsékleten 350 GHz-es teljesítményre, vagy ha úgy jobban tetszik másodpercenként 350 milliárd művelet elvégzésére képes. Ez sokkal, de sokkal több, mint amit a standard számítógép processzorok képesek elérni a maguk 1,8-3,5 GHz-es sebességével. De a SiGe chipek tovább javítják a teljesítményüket, ha lehűtik őket.

Vizsgálat alatt a szuper chip  a Georgiai Electronikai Tervező Központban, Atlantában. © IBM

Amikor a kísérleti elektronikus morzsát - 451 Fahrenheit, azaz mintegy -268 Celsius fokra (ami mindössze 3 foknyira van az abszolút 0 hőmérséklettől) hűtötték le, a teljesítménye elérte az 500 GHz-et, azaz a másodpercenkénti 500 milliárd műveletet.

A chip ktetőszázötveszer gyorsabb, mint a mobiltelefonokban jelenleg használatos átlagos teljesítményű processzorok. Az IBM és a Georgia Tech kutatói azonban úgy vélik, hogy nem ez az utolsó határ, s szerintük elvileg elérhető az 1 terahertz, azaz a másodpercenként nem kevesebb mint 1000 milliárd (1 billió) műveletes sebesség is.

A nagyteljesítményű SiGe chipeket azonban – legalább is egyelőre – kifejezetten speciális területeken fogják felhasználni. Például védelmi célú fejlesztéseknél, illetve az űrkutatásban, a kutatószondákon, űrhajókon vagy a távérzékelésben.