Erster dreidimensionaler Prozessor läuft mit 1,4 GHz

Wissenschaftler der University of Rochester im US-Bundesstaat New York haben mit dem „Rochester Cube“ (Würfel) den ersten echten dreidimensionalen Prozessor der Welt vorgestellt. Nach Ansicht der Forscher wird der mit 1,4 GHz getaktete 3D-Prozessor den Weg weisen, wie sich trotz zweidimensionaler Miniaturisierungsgrenzen weiterhin mehr Leistung auf weniger Platz komprimieren lässt.

„Ich nenne ihn jetzt ‚Cube‘, weil es nicht mehr einfach nur ein Chip ist“, erklärt Eby Friedman, Professor für Elektro- und Computertechnik in Rochester und Mitentwickler des Würfels. Bisherige Ansätze für 3D-Chips hätten einfach reguläre Prozessoren übereinander gestapelt. Das Design des Rochester Cube sei dagegen darauf optimiert, alle wesentlichen Funktionen vertikal über die Schichten des Prozessors zu optimieren, wie es klassische 2D-Chips horizontal machen.

Dadurch funktionieren der Universität zufolge Synchronität, Stromverteilung und die Signalübertragung über längere Strecken erstmals vollständig in allen drei Dimensionen. „So wird Computing in Zukunft aussehen müssen“, sagt Friedman. Eine harmonische Zusammenarbeit der drei Prozessorschichten des Cubes zu erreichen sei allerdings sehr schwer. Wenn man sich vorstelle, die USA, China und Indien mit ihren unterschiedlichen Gesetzen und Straßenverhältnissen übereinander zu legen und dafür ein allumfassendes Verkehrsleitsystem entwickeln zu müssen, werde die Komplexität des Problems für dreidimensionale Mikrochips langsam ersichtlich.

Wesentliche Vorteile versprechen 3D-Chips im Bereich der Miniaturisierung. „Werden wir einen Punkt erreichen, wo Schaltkreise nicht mehr kleiner werden können? Horizontal schon“, erläutert Friedman. Die Grenzen in der dritten Dimension würden aber zu seinen Lebzeiten sicher nicht erreicht, damit müssten sich vielleicht seine Enkel auseinandersetzen. 3D-Chips böten im Prinzip die Möglichkeit, eine ganze Leiterplatte klein zu verpacken. Verschiedene Schichten könnten verschiedene Aufgaben übernehmen, etwa das Umwandeln von MP3-Dateien in Audiosignale oder die Detektion für eine Digitalkamera. Die Elektronik eines iPods könne beispielsweise auf ein Zehntel der aktuellen Größe geschrumpft und dabei zehnmal schneller werden.

Das Ziel, Computer durch dreidimensionale Prozessoren noch leistungsfähiger zu machen, streben nicht nur die Wissenschaftler aus Rochester an. Auch große Hersteller verfolgen diesen Ansatz und arbeiten an Technologien, die diese Entwicklung begünstigen. IBM-Forscher hatten beispielsweise Anfang Juni eine Wasserkühlung für Computerchips vorgestellt, die sie insbesondere für 3D-Prozessoren als vielversprechend erachten.