Die kleinsten Strukturen in modernen Computerchips sind gerade mal 15 Silizium-Atome dick, wie die FAZ berichtet.
Ingenieure entwickeln neue Schaltungen, nachdem IBM dieses Jahr einen Prototyp vorgestellt hat. Bei einer solchen Dicke beginnt die Quantenphysik, die Funktion der Transistoren zu stören.
100 Milliarden Transistoren passen auf einen Chip von der Größe eines Fingernagels, um Berechnungen auszuführen. Wie allgegenwärtig die Halbleiter im Alltag sind, zeigt eine andere Zahl: 8000 Computerchips stecken in einem modernen Auto, erklärte Thomas Schafbauer.
Er ist Manager bei Infineon Technologies. Diese Angabe machte er in einer Diskussionsrunde über Chips beim Falling Walls Science Summit.
Ein typischer Haushalt besitzt zudem über 20 smarte Geräte, wie Schafbauer ausführte. Diese Bauteile regeln unter anderem die Batteriesteuerung und stecken in Beschleunigungssensoren für Airbags sowie im Notbremsassistenten.
Computerchips stoßen bei wachsendem Bedarf an ihre Grenzen. Für das Training des aktuellen KI-Modells GPT-6 Astra waren nach Angaben von Heike Riel von IBM 200 Gigawattstunden an Strom nötig.
„Das ist nicht tragfähig“, sagte Riel laut der FAZ mit Blick auf die Pläne, künstliche Intelligenz in mehr Lebensbereiche zu integrieren.
Zusätzlich benötigen Roboter und Autos sparsame Chips, um KI-Modelle lokal auszuführen. Abhilfe soll das sogenannte In-Memory-Computing schaffen, bei dem Berechnungen direkt innerhalb der Speicher auf den Chips ablaufen.
„Das macht etwa 80 Prozent des Energieverbrauchs aus“, erklärte Riel zu den bisher notwendigen Datenübertragungen zwischen Speicher und Prozessor. Neben diesen Ansätzen gibt es Versuche, Teile der Systeme durch energiesparende optische Verfahren zu ersetzen.
Die Umsetzung von Innovationen aus dem Labor in die Industrie ist bei der Chipherstellung hochkomplex. Die Produktion basiert auf Hunderten bis Tausenden Schritten, wie Wenke Weinreich, Direktorin des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme, erklärte.
„Wenn man jetzt eine Idee hat, um Schritt 25 zu verbessern, muss man alle 1000 anderen Schritte mit beachten“, sagte Weinreich der FAZ. Laborkonzepte von Universitäten funktionieren deshalb nicht automatisch im industriellen Maßstab.
Europa benötigt laut Weinreich eine engere Verbindung zwischen Forschung und Industrie sowie den Zugang zu fortschrittlichen Produktionsstätten. Riel sieht zudem Probleme bei der öffentlichen Finanzierung durch das föderale System.
Bei diesem System komme das Geld an zu vielen Stellen an, weshalb kein so schneller Fortschritt entstehe wie bei Systemen mit punktuellen Großinvestitionen. Zusätzlich mangelt es in Europa an Risikokapital, wie das Beispiel der Quantenchips zeigt.
Europäische Start-ups im Bereich der Quantencomputer wachsen langsamer als amerikanische Firmen. Letztere erhalten nach Angaben von Riel um einen Faktor 100 mehr Kapital.
Trotz der Defizite betonte Infineon-Manager Schafbauer auch die Stärken Europas. Bei Chips für Autos oder bei Leistungshalbleitern für Stromnetze funktioniere der Austausch zwischen Wissenschaft und Industrie sehr gut, wie die FAZ berichtet.
„Wir können, wenn wir es nur wollen“, sagte Schafbauer laut dem Bericht über diese Bereiche.
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