Halbleiter stecken in Grafikkarten und Prozessoren. Nun haben Forscher ein neues Material getestet, das GPUs in Zukunft viel schneller machen könnte. Doch bis dahin ist es vermutlich noch ein weiter Weg, wie die Forscher erklären.
Halbleiter sind kleine Bauteile und stecken in etlichen elektronischen Geräten. Im Alltag begegnen euch an vielen Stellen Halbleiter. Ohne diese Teile könntet ihr weder euren Computer benutzen, euer Smartphone, noch andere alltägliche Geräte verwenden. Ohne Halbleiter könntet ihr noch nicht mal den Zündschlüssel im Auto umdrehen.
Halbleiter sind auch dafür verantwortlich gewesen, dass ihr kaum Grafikkarten und PS5-Konsolen kaufen konntet.
Ein Forscherteam hat jetzt mit neuen Materialien experimentiert. Dabei haben sie festgestellt, dass diese Materialien viel besser sind als das Silizium, welches aktuell in Halbleitern verbaut wird. MeinMMO erklärt euch, was dahinter steckt.
Neues Material könnte Leistung von Halbleitern deutlich erhöhen
Was steckt bisher in Halbleitern? Bisher wird in der Industrie hauptsächlich Silizium genutzt, um Halbleiter herzustellen. Doch Silizium hat den Nachteil, Wärme nicht gut leiten zu können. Geräte mit Halbleitern aus Silizium benötigen daher immer ein umfangreiches Kühlsystem, damit die Chips nicht überhitzen.
Die Industrie versucht außerdem, die Chips in ihren Geräten immer kleiner und schneller zu machen. Doch mittlerweile stoßen die Entwickler auf die natürlichen Grenzen des Siliziums.
Was ist die neue Entdeckung? Ein Team von Forschern des MIT, der University of Houston und anderen Institutionen hat Experimente durchgeführt und festgestellt, dass kubisches Borarsenid theoretisch viel besser als Material für Halbleiter geeignet sei (via meche.mit.edu).
Jungwoo Shin, der Hauptautor der Studie, bezeichnetet das neue Material einen potenziellen “Game Changer”:
- Kubisches Borarsenid leitet Wärme zum einen 10-mal besser als herkömmliches Silizium.
- Die Studie zeigt auch, dass kubisches Borarsenid sowohl Elektronen als auch sein positiv geladenes Gegenstück, das “Elektronenloch” (oder Defektelektron), besser leitet als Silizium.
Beide Punkte sind Schwächen von Silizium. Die schwache Wärmeleitung und die Leitung von Elektronen, was die Geschwindigkeit der Halbleiter einschränkt. Für elektronische Geräte könnte das einen gewaltigen Leistungsschub bedeuten.
Bis zur Verwendung des neuen Materials könnte es noch Jahre dauern
Wann könnte das kommen? Bislang wurde kubisches Borarsenid nur in kleinen, uneinheitlichen Laborchargen hergestellt und getestet. Das ist bisher noch sehr aufwändig und kostenintensiv.
Daher ist es auch noch nicht völlig klar, ob kubisches Borarsenid auch wirtschaftlich hergestellt werden kann. Das wäre aber auch eine Voraussetzung, damit es langfristig Silizium in Halbleitern ersetzen könnte.
Gang Chen, Professor am MIT’s Department of Mechanical Engineering, der auch zum Team gehört, erklärte jedoch, dass die Wissenschaftler auch Jahre gebraucht hätten, um Silizium auf den benötigten Reinheitsgrad zu bekommen, den Chiphersteller für ihre Halbleiter benötigen. Er selbst bezeichnet das Material als „vielversprechender Kandidat für die Elektronik der nächsten Generation.“ (via fortune.com (Paywall).
Tipps rund um neue Hardware: Ihr überlegt euch, im Laufe des Jahres euren PC aufzurüsten und zum Beispiel eine Grafikkarte zu kaufen? Dann solltet ihr euch auf jeden Fall rund um AMDs RX 7000er- und Nvidias RTX 4000er-Serie informieren. Denn hier gibt es bereits jede Menge Gerüchte:
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Ich habe da auch ein Artikel bei PCGH gelesen in dem gesagt wird das die bisherige Computertechnik und die Materialien (inklusive der Fertigungstechnik) sich dem machbaren Ende nähert. So das jetzt nur noch immer kleinere Sprünge möglich sind… der Grund warum Multi-GPU als nächstes ansteht.
Ein neues und hitzebeständigeres Material wäre dringend notwenig. Die Frage ist nur zu welchem Preis (Wirtschaftlich und Umwelttechnisch).
Möglich dafür wäre der interstelare Bergbau… Mond Analysen haben interessante Inhaltstoffe entdeckt. Tja, wenn die am Mond herum pfuschen, wird das wiederum das Weltklima verändern.
Bei dem Film “Timemachine” war der Mond auseinander gebrochen und hat das Weltklima radikal verändert.
Die Kosten für den interstellaren Bergabbau (egal ob Mond (was dumm wäre) oder Meteoriten, sind mit der jetzigen Technik zu teuer und daher keine Alternative.
Früher hat man das vermutlich zu allem gesagt, bis der Bedarf dafür da ist.
Noch ist es zu teuer ja, aber noch teurer wird es auf der Erde danach zu suchen. Also ist der Weltraum die einzige Lösung dafür, da dort unmengen davon vorhanden sind.
Das ist richtig, aber jedes Kilo an Material/Maschine was da hochgeschafft werden müsste, würde Unmengen Treibstoff verbrauchen. Das macht es nun einmal wirklich ineffizient. Von den Klimafolgen mal ganz abgesehen.
Das MIT ist übrigens in Massachusetts und nicht in Texas.
Guten Morgen,
das sollte im Artikel eigentlich eine Aufzählung sein und nicht bedeuten, dass sich das MIT in Houston befindet. Ich hab es korrigiert.
Vor vier Jahren titelte die PCGH “Borarsenid: Das neue Wundermittel bei der CPU- und GPU-Kühlung?”.
Vielleicht wird sowas für Spezialfälle mal relavant, aber für die Massenproduktion wohl eher nicht. Da spricht schon die Häufigkeit der Elemente dagegen. Silizium ist nach Sauerstoff das Zweithäufigste Element auf unserer Erde. Bor schafft es auf Platz 37 und Arsen auf Platz 47.
Wird eh niemals kommen.
Wieso?
Die Verfügbarkeit von Bor und Arsen ist viel zu schlecht als das damit der enorme Bedarf an Halbleitern gedeckt werden kann. Da ist und bleibt Silicium immernoch am günstigsten. Während die Erdkruste zu 25% aus Si besteht, ist der Anteil von Arsen und Bor um Faktor 10 000 kleiner. Ganz abgesehen von den Anlagenanforderungen! Kein Produzent will Bor oder Arsen verarbeiten – es sei denn man möchte Millionenabfindungen an seine Mitarbeiter zahlen wenn mal was schiefgeht und die alle vergiftet werden^^
Alles in Allem ist das Unternehmerische Risiko (bereits ohne Entwicklungskosten in Milliardenhöhe!) viel zu hoch als das soetwas jemals kommen wird.
Und spätestens wenn das erste Bauteil im Restmüll landet wird der Abfallentsorger so viel Radau machen, dass das Produkt vom Markt genommen werden muss.
Die werden sicherlich an einer synthetischen Form arbeiten die weniger gefährlich ist.
Toller Artikel, wusste von dem kubischen Borarsenid noch nichts. Jedoch ließt sich der Anfang nur etwas holprig:
Halbleiter sind keine Bauteile o.ä. welche man einbaut. Halbleiter sind eine Materialklasse in der Physik, welche besondere elektrische Eigenschaften besitzen. Halbleiter werden genutzt um z.B. Prozessoren herzustellen.
Vielleicht gibts das Zeug auf dem Planeteb mit den großen langen und blauen Kreaturen… hat da wer Avatar gesagt?
😁👍
Das war aber Uobtainium. Als wenn das ein 10 jähriger benannt hätte.
Das wird Taiwan aber gar nicht gefallen..
Ich nehm einfach zwei Halbleiter und mach einen Ganzleiter draus!
gibt bereits GaN, nur ists teuer
Selbst als Leihe sollte der Unterschied zwischen Galliumnitrid und Borarsenid offensichtlich sein.
wenn schon arrogant, sollte man wenigsten richtig schreiben können
Von jemandem, der selbst keinerlei Wert auf Rechtschreibung und Grammatik legt, wirkt der Einwurf ziemlich deplatziert.
Und Renés Hinweis ist vollkommen korrekt.
Es geht um Borarsenid und das ist nicht im Einsatz.
Das beides nicht das gleiche ist ist wohl am Namen schon offensichtlich.
Ich habe auf GaN aufmerksam gemacht, weil es ebenfalls die höhere Geschwindigkeit bringt ! und bereits breit im Einsatz ist.
Was für ein sinnfreier Streit.
Du hast geschrieben, dass es bereits GaN gibt und damit impliziert, dass die beiden Stoffe das selbe seien. Du kannst es keinem übel nehmen, dass er dann vermittelt bekommt du würdest die Dinge für Dasselbe halten.
Wenn du auf etwas aufmerksam machen willst, solltest du die Zusammenhänge (wie du es in deinem letzten Kommentar gemacht hast) auch verdeutlichen. Das hat auch nicht mit unnötigen Streit zu tun. Du äußerst dich öffentlich und bekommst dafür Kritik. Das hat wenig mit streiten zu tun.
c-BAs übertrifft die Wärmeleitfähigkeit von GaN btw. bei Weitem. Also ist der Vergleich selbst differenziert betrachtet ein wenig unpassend.. 🙈
Nein das ist nur deine falsche Implikation. Wie oft eigentlich noch.
Wenn jemand ne Frage zu meinem Kommentar hat kann er immer noch fragen, statt Sachen vorzuwerfen, die nicht gesagt wurden!
Und ja das ist streiten wenn Leute immer wieder dasgleiche Argument wiederholen.
Wenn ich was falsches gesagt hätte würde ich auch dazu stehen, hab ich aber nicht.
“c-BAs übertrifft die Wärmeleitfähigkeit von GaN btw. bei Weitem. Also ist der Vergleich selbst differenziert betrachtet ein wenig unpassend.”
Es ging laut Ueberschrift um Geschwindigkeit ! und ob die mal viel schneller sind als GaN ist noch nicht raus. Wärmeleitfähigkeit ist nicht alles. Der Vergleich passt sehr gut, da es um die Relation zu Silizium ging. Btw wie hoch ist denn die Wärmeleitfähigkeit im Vergleich?
er hat garnichts impliziert. Wenn man das gelesene nicht versteht, dann kommen halt solche Missverständnise auf, aber der Fehler liegt halt dann eher an deiner Lesekompetenz und nicht an seinem Beitrag.
Wenn man sich so verallgemeinernd mit vermeintlichen Fakten unter einen öffentlichen Beitrag kommentiert, nimmt man zumindest billigend in Kauf missverstanden zu werden.
Sich dann im Nachgang über Kritik zu beschweren ist flasch. Genauso wie zu erwarten man könnte aus der Knappen aussage das entnehmen, was er weiter unten dann endlich mal klar verständlich ausgeführt hat.
Klar ausdrücken, oder Missverständnisse in Kauf nehmen. Ganz einfach ^^
Und ein bisschen länger wird auch inzwischen schon mit SiC (Siliciumcarbid)
gearbeitet. Es hat ebenso einen geringeren Wärmeverlust und kann dabei
selbst jedoch höhere Betriebstemperaturen aushalten.
Es ermöglicht auch viel höhere Schaltfrequenzen als reine Siliciumhalbleiter.
Hier ein Link mit einigen Fakten und Eigenschaften dazu:
https://tinyurl.com/ykstutz6
Hierzu auch noch einen Wikipedia-Eintrag:
https://tinyurl.com/ywx6679x
Ja es gibt diverse Ansätze, auch Diamant, Kohlenstoffnanoröhrchen …