Der Wettlauf um die Zukunft der Computertechnik erreicht eine neue Dimension. Der US-Technologiekonzern IBM hat eine neue Halbleitertechnologie vorgestellt, die Mikrochips leistungsfähiger und gleichzeitig deutlich sparsamer machen soll. Die Entwickler sprechen von einem Meilenstein, der die Branche über das bisherige Nanometer-Zeitalter hinausführen könnte – bis hinein in die Welt der Atome.
Mikrochips gelten als das Herzstück der digitalen Welt. Sie steuern Smartphones, Fahrzeuge, Industrieanlagen und Rechenzentren. Vor allem der weltweite Boom der Künstlichen Intelligenz hat die Nachfrage nach immer leistungsfähigeren Prozessoren in den vergangenen Jahren explodieren lassen. Gleichzeitig wächst die Sorge vor dem enormen Energieverbrauch der dafür notwendigen Rechenzentren.
IBM verspricht nun einen Technologiesprung. Das Unternehmen will nach eigenen Angaben erstmals Chips mit einer Strukturgröße von lediglich 0,7 Nanometern entwickeln. Zum Vergleich: Ein Nanometer entspricht einem Milliardstel Meter. Je kleiner die Strukturgröße ausfällt, desto mehr Transistoren lassen sich auf einem Chip unterbringen und desto höher fällt die Rechenleistung aus.
Die neue Technologie soll es ermöglichen, nahezu 100 Milliarden Transistoren auf einem einzelnen Chip unterzubringen. Das wäre fast doppelt so viel wie bei der 2021 vorgestellten Zwei-Nanometer-Technologie des Branchenriesen TSMC aus Taiwan.
Nach Angaben von IBM könnten die neuen Chips "bis zu 50 Prozent mehr Leistung oder eine um 70 Prozent höhere Energieeffizienz" bieten als bisherige Architekturen.
Die Grundlage des technologischen Sprungs bildet eine neue dreidimensionale Bauweise mit dem Namen "Nanostack". Dabei werden mehrere Transistorschichten übereinander angeordnet, wodurch die bisherige zweidimensionale Struktur klassischer Halbleiter überwunden wird.
Dies markiere einen "Meilenstein in der Computertechnik und treibt die Technologie über das Nanometer-Zeitalter hinaus auf die Ebene der Atome voran“, erklärte Jay Gambetta von IBM Research.
Das Unternehmen stelle "nicht nur kleinere Transistoren" her, sondern erfinde "die Art und Weise neu, wie Chips gebaut werden, um eine deutlich höhere Leistung und Energieeffizienz zu erzielen".
Trotz der Euphorie wird es jedoch noch einige Jahre dauern, bis die Technologie in großem Maßstab eingesetzt werden kann. IBM sieht derzeit einen Weg zur industriellen Produktion innerhalb der kommenden fünf Jahre.
Sollte die Entwicklung erfolgreich verlaufen, könnte sie die weltweite Halbleiterindustrie grundlegend verändern und die nächste Generation von KI-Systemen, Supercomputern und mobilen Geräten antreiben.
OZD/AFP
OZD-Kommentar – Der Wettlauf um die Zukunft der KI hat eine neue Stufe erreicht
Die Vorstellung der neuen Technologie zeigt eindrucksvoll, wie dramatisch sich der globale Wettbewerb um die Vorherrschaft bei Künstlicher Intelligenz verschärft. Wer die leistungsfähigsten und energieeffizientesten Chips produziert, kontrolliert künftig die digitale Infrastruktur der Weltwirtschaft.
Die eigentliche Herausforderung liegt jedoch nicht allein in der technischen Machbarkeit. Die Herstellung solcher Hochleistungschips wird Milliardeninvestitionen erfordern und die Abhängigkeit der Weltwirtschaft von wenigen Technologieunternehmen weiter verstärken.
Gleichzeitig wächst die strategische Bedeutung der Halbleiterindustrie für die nationale Sicherheit vieler Staaten. Chips sind längst nicht mehr nur Wirtschaftsgüter, sondern geopolitische Machtinstrumente.
IBM könnte mit seiner Entwicklung die nächste Phase des globalen Technologie-Wettlaufs einläuten.
Historischer Hintergrund
Seit Jahrzehnten folgt die Halbleiterindustrie dem sogenannten Moore'schen Gesetz, wonach sich die Anzahl der Transistoren auf Chips regelmäßig verdoppelt und die Leistungsfähigkeit entsprechend steigt.
In den vergangenen Jahren wurde die weitere Verkleinerung der Strukturen jedoch zunehmend schwieriger, da sich die Technologie den physikalischen Grenzen der Materialwissenschaft nähert.
Unternehmen wie TSMC, Samsung, Intel und IBM investieren daher Milliardenbeträge in neue Fertigungstechnologien, um die Entwicklung weiter voranzutreiben.
Vor allem der rasante Aufstieg der Künstlichen Intelligenz hat die Bedeutung moderner Halbleiter nochmals massiv erhöht.
Zukunftsprognose
Sollte IBM die Serienproduktion tatsächlich innerhalb der kommenden fünf Jahre erreichen, könnte dies die gesamte Halbleiterbranche verändern.
Vor allem Rechenzentren für Künstliche Intelligenz würden von der höheren Energieeffizienz profitieren. Der Stromverbrauch großer KI-Systeme könnte dadurch erheblich sinken.
Gleichzeitig dürfte der globale Wettbewerb zwischen den USA, Taiwan, Südkorea und China im Halbleiterbereich weiter eskalieren. Mikrochips werden zunehmend zum strategischen Rohstoff des 21. Jahrhunderts.
Gewinnspiel
Frage: Welche Strukturgröße strebt IBM mit seiner neuen Technologie an?
A) 3 Nanometer
B) 2 Nanometer
C) 1 Nanometer
D) 0,7 Nanometer
Zum Gewinnspiel:
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Mini-Infobox
IBM entwickelt 0,7-Nanometer-Technologie
Bis zu 100 Milliarden Transistoren pro Chip
Bis zu 50 Prozent mehr Leistung möglich
Bis zu 70 Prozent höhere Energieeffizienz
Serienproduktion möglicherweise innerhalb von fünf Jahren
OZD-Analyse
Technologischer Quantensprung
– IBM überschreitet die bisherige Grenze klassischer Chiparchitekturen.
Die Vorteile der neuen Technologie
– a) Höhere Rechenleistung
– b) Deutlich geringerer Energieverbrauch
– c) Mehr Transistoren auf kleinerem Raum
Folgen
– Künstliche Intelligenz, Rechenzentren und Supercomputer könnten erheblich leistungsfähiger und effizienter werden.
Erklärungen
Wer ist IBM?
IBM gehört zu den traditionsreichsten Technologieunternehmen der Welt und zählt seit Jahrzehnten zu den wichtigsten Innovatoren im Bereich Computertechnik und Halbleiterforschung.
Was ist ein Nanometer?
Ein Nanometer entspricht einem Milliardstel Meter. In der Halbleiterindustrie beschreibt die Nanometerzahl die Strukturgröße der Transistoren auf einem Chip. Je kleiner diese Strukturen werden, desto leistungsfähiger und effizienter arbeiten die Prozessoren.
OZD-Extras
Würde man einen menschlichen Haarquerschnitt vergrößern, könnten mehr als 100.000 Strukturen mit einer Größe von 0,7 Nanometern nebeneinander auf dessen Breite Platz finden.
Alle Angaben ohne Gewähr. Titelbild AFP.