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Performance-Verdoppelung wie gehabt

Chiplets retten Moore´s Law

Die Umsatzentwicklung mit Chips, die auf Chiplets basieren, zwischen 2018 und 2014 (Umsatz in Mrd. Dollar).
Die Umsatzentwicklung mit Chips, die auf Chiplets basieren, zwischen 2018 und 2014 (Umsatz in Mrd. Dollar).
© Omdia

Chiplets werden laut den Marktforschern von Omdia in den kommenden Jahren einen gewaltigen Aufschwung nehmen und Moore´s Law am Leben erhalten.

Der Umsatz mit Chips, für deren Herstellung Chiplets Verwendung finden, werde von 645 Mio. Dollar 2018 auf 5,8 Mrd. Dollar 2024 steigen.

Über die letzten Jahre hatte sich der Zeitraum, innerhalb dessen sich die Zahl der Transistoren auf den Chips verdoppelt, von zwei Jahren (was Moore´s Law entsprochen hat) auf zweieinhalb Jahre verlängert. Denn es sind zunehmend komplexere und teurere Prozesse erforderlich, um die vielen Transistoren auf einem Die zu integrieren. Mit den Chiplets lässt sich diese Schwierigkeit umgehen, denn ein einzelnes großes, monolithisch integriertes Siliziumblättchen (Die genannt) wird durch mehrere Dies – den Chiplets – ersetzt, die in einem Gehäuse integriert werden. Deshalb erwarten die Experten, dass sich über diesen Ansatz die Zahl der integrierten Transistoren pro Chip wieder alle zwei Jahre verdoppeln lässt und Moore´s Law auf diese Weise seine Geltung behalten wird. »Mit den Chiplets erhalten die Halbleiterindustrie und alle weiteren Branchen, die Chips benötigen, die Chance, zu der seit 1965 gewohnten Fortschrittsgeschwindigkeit zurückzukehren«, sagt Tom Hackenberg, Principal Analyst Embedded Prozessoren von Omdia.

Die Chiplets haben bereits in die Fertigung komplexer Chips Einzug gehalten. Dazu gehören Mikroprozessoren (MPUs), Grafikprozessoren (GPUs), programmierbare Logik (PLDs) und Systems-on-Chip (SoCs). Der Umsatz mit auf Chiplets basierenden MPUs – dem derzeit größten Marktsektor – soll laut Omdia von 452 Mio. Dollar im Jahr 2018 bis 2024 auf 2,5 Mrd. Dollar steigen.

»Die Hersteller von MPUs müssen die jeweils neusten zur Verfügung stehenden Fertigungstechniken einsetzen, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Diese Unternehmen haben am meisten unter der „Verlangsamung“ von Moore´s Law zu leiden, weshalb sie als erste die neue Technik übernehmen und die Standardisierung der Chiplets vorantreiben werden«, erklärt Tom Hackenberg.

Zu den Pionieren auf diesem Gebiet gehören AMD und Intel, die eigene Chiplets entwickelt haben. Intel ist auch Mitglied der ODSA (Open Domain Specific Architecture), die sich der Standardisierung der Chiplets und der Weiterentwicklung der Advanced-Packaging-Techniken verschrieben hat.  Weil die MPUs die Chiplet-Technik als erste übernehmen,  werden Computer für die Chiplets über die kommenden Jahre die bei weitem dominierende Anwendung sein. Omdia schätzt diesen Anteil 2020 auf 96 Prozent und 2024 auf 92 Prozent.

Langfristig rechnet Omdia mit einem gewaltigen Aufschwung für die Chiplets: Bis 2035 soll der Umsatz auf 57 Mrd. Dollar gestiegen sein. Dieses Wachstum werde vor allem aus dem Sektor der heterogenen Prozessoren getrieben, also von Chips, die unterschiedliche Prozessorelemente enthalten. Ein Beispiel wären Applikationsprozessoren, in deren Gehäuse Chiplets mit Grafikfunktionen, Security-Engines, KI-Beschleuniger und Low-Power-IoT-Prozessoren integriert sind.  

»Vielleicht werden Chiplets nicht alleine Moore´s Law vollständig retten können, aber sie stellen einen neuen innovativen Ansatz dar, der dabei hilft, Advanced-Packaging-Techniken, neue Design-Strategien und den Einsatz neuer Materialien weiter voran zu treiben«, fasst Tom Hackenberg zusammen. Er weist darauf hin, dass Gordon Moore in seinem berühmten Artikel von 1965 nicht in erster Line eine Vorhersage darüber abgegeben habe, wie sich Leistungsfähigkeit von Prozessoren konkret steigere. Vielmehr habe er der Industrie einen Leitfaden gegeben, an dem sich Systementwickler, Software-Entwickler und Investoren orientieren konnten und der ihnen eine Grundlage für ihre Entscheidungen gegeben habe. »Dieser Aspekt von Moore´s Law wird weiter leben«, so Hackenberg.

 

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