Jochie1962 schreef op 26 juli 2024 10:13:
Zou ASML ooit eens vastlopen in het alsmaar kleiner maken van de componenten op de chips?
Die vraag heb ik voorgelegd aan chatgpt, middels een slechte "prompt" uiteraard, en dit was het antwoord:
"De voortgang van ASML en andere bedrijven in de halfgeleiderindustrie is inderdaad sterk gericht op het steeds kleiner maken van transistoren, een trend die bekend staat als "scaling" en historisch beschreven wordt door de Wet van Moore. De Wet van Moore voorspelde dat het aantal transistoren op een geïntegreerde schakeling (IC) zou verdubbelen ongeveer elke twee jaar, wat leidt tot een exponentiële groei in rekenkracht en een afname in kosten per transistor.
### Huidige en toekomstige grenzen van transistorverkleining
1. **Fysieke limieten**:
- **Atomaire schaal**: Transistoren naderen inmiddels dimensies van slechts enkele nanometers, waarbij sommige technologieën momenteel rond de 3-5 nanometer schaal zitten. De kleinste transistors benaderen de grootte van enkele atomen, wat fundamentele fysische limieten met zich meebrengt. Bij zulke kleine afmetingen wordt quantumtunneling een probleem, waarbij elektronen door barrières kunnen 'lekken' die ze in grotere structuren zouden tegenhouden.
2. **Materiaalkunde**:
- **Nieuwe materialen**: Om verdere verkleining mogelijk te maken, onderzoeken bedrijven zoals ASML en hun partners nieuwe materialen zoals grafeen, silicium-germanium (SiGe), en halfgeleidermaterialen met hoge mobiliteit zoals galliumarsenide (GaAs). Deze materialen hebben eigenschappen die betere prestaties mogelijk maken op kleinere schalen.
- **EuV-litografie**: ASML is een pionier in Extreme Ultraviolet (EUV) lithografie, een technologie die het mogelijk maakt om zeer fijne patronen op silicium wafers te etsen met behulp van extreem korte golflengtes van licht (13,5 nm). Dit heeft het mogelijk gemaakt om naar de huidige 7nm, 5nm en zelfs 3nm technologie nodes te gaan.
3. **Nieuwe architecturen**:
- **3D-transistors**: Traditionele transistoren zijn plat (2D), maar nieuwe ontwerpen zoals FinFETs (Fin Field-Effect Transistors) en GAAFETs (Gate-All-Around FETs) maken gebruik van driedimensionale structuren om de prestaties en efficiëntie te verbeteren zonder noodzakelijkerwijs de schaal te verkleinen.
- **Heterogene integratie**: Dit houdt in dat verschillende soorten chips (zoals logica, geheugen, en I/O) op een enkele module worden geïntegreerd in plaats van steeds kleinere individuele transistoren te maken. Dit kan leiden tot betere prestaties en energie-efficiëntie.
4. **Koeling en energieverbruik**:
- **Thermische problemen**: Naarmate transistoren kleiner worden, neemt de vermogensdichtheid toe, wat leidt tot meer warmteontwikkeling. Nieuwe koelingsmethoden en materialen zijn nodig om deze warmte effectief af te voeren.
- **Energie-efficiëntie**: Nieuwe technologieën en ontwerpen worden voortdurend geëvalueerd om de energie-efficiëntie te verbeteren en het energieverbruik te verlagen, wat cruciaal is voor het behoud van de prestaties op kleinere schalen.
### Toekomstige vooruitzichten
Hoewel er technische uitdagingen zijn, is de halfgeleiderindustrie innovatief en blijven er nieuwe methoden en technologieën ontwikkeld worden om de grenzen van transistorverkleining te verleggen. Enkele potentiële toekomstige ontwikkelingen zijn:
- **Moleculaire en quantum computing**: Verder dan de klassieke transistorbenadering, wordt onderzoek gedaan naar het gebruik van moleculen en quantum bits (qubits) om informatieverwerking op nanoschaal te realiseren.
- **Neuromorfische en optische computers**: Deze maken gebruik van niet-traditionele benaderingen voor informatieverwerking en kunnen potentieel betere prestaties leveren voor bepaalde taken.
Hoewel we de ultieme limiet van transistorverkleining nog niet hebben bereikt, staan we wel voor aanzienlijke technische uitdagingen. Innovatie op het gebied van materialen, architecturen en fabricagetechnieken zal bepalend zijn voor hoe ver we deze technologie nog kunnen opschalen."