Prozessordesign: Intel schrumpft Computerchips - DER SPIEGEL
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Prozessordesign Intel schrumpft Computerchips

Der Chip-Hersteller kündigt für seine diesjährigen Neuvorstellungen "die größten Veränderungen seit 40 Jahren" an und verspricht mehr Leistung zu deutlich geringeren Kosten. Die wahren Innovationen werden aber erst für 2008 erwartet.
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Jedes Jahr, so sieht es die "tick-tock"-Strategie des weltgrößten Chip-Herstellers vor, soll einen neue Generation von Intel-Mikroprozessoren auf den Markt kommen. In San Fransisco hat das Unternehmen nun Details zu den für die kommenden Jahre geplanten Prozessorgenerationen bekanntgegeben.

Als Erstes steht die unter dem Codenamen Penryn entwickelte Prozessorfamilie auf dem Plan. Deren herausragendes Merkmal wird eine weitere Miniaturisierung der Bauelemente auf dem Chip sein. Einzelne Bauteile sollen dabei in sogenannter 45 Nanometer-Technologie hergestellt werden, also nur noch eine Breite von 45 Milliardstel Metern aufweisen. Um die bei so geringen Strukturen ansonsten unvermeidbaren Leckströme zu minimieren, setzt der Hersteller das Element Hafnium ein. Der Intel-Mitgründer Gordon Moore bezeichnet diese neue Technologie als "die größte Änderung in der Transistor-Technologie seit der Einführung von Polysilizium MOS-Transistoren in den späten 1960er Jahren."

Mehr Schaltkreise, geringerer Strombedarf

Als Resultat sollen bis zu doppelt so viele Schaltkreise wie bisher auf dieselbe Fläche passen. Zudem sollen die Schaltprozesse 30 Prozent weniger Energie benötigen und um 20 Prozent schneller ablaufen. Leckströme haben man um den Faktor fünf reduzieren können.

Wie erwartet, wird es den neuen Chip auch in einer Variante mit vier Prozessorkernen geben, bisher sind im Desktop- und Notebook-Bereich maximal zwei Kerne üblich. Insgesamt 820 Millionen Transistoren will der Hersteller auf einem solchen Vierkern-Chip von der Größe eines Fingernagels versammeln.

Neben der zusätzlichen Rechenleistung, die sich aus der höheren Transistorzahl ergibt, verspricht Intel einige weitere Verbesserungen gegenüber den aktuellen Modellen. Besonders interessant für Notebook-Nutzer dürfte der sogenannten "Deep Power Down"-Modus sein, in den sich der selbst während kürzester Arbeitspausen versetzt und der die Akkulaufzeit mobiler Rechner verlängern soll. Erfahrungsgemäß hat der Prozessor allerdings nur einen vergleichsweise geringen Anteil am Gesamtstromverbrauch von Laptops.

Darüber hinaus sollen die neuen Chips unter anderem Optimierungen für Multimedia-Anwendungen enthalten und mit teilweise mit Taktfrequenzen jenseits von 3 Gigahertz laufen. In diesen Bereich ist der Hersteller seit seiner Abkehr vom Pentium-Konzept nicht mehr vorgedrungen. Das derzeitige Top-Modell der "Core"-Serie, der Core 2 Extreme X6800EE, erreicht 2,933 Gigahertz.

Chips aus dem Baukasten

Die eigentlichen Innovationen bereitet Intel jedoch für 2008 vor. Dann soll der Penryn-Nachfolger "Nehalem" auf den Markt kommen. Den bezeichnet Pat Gelsinger, Senior Vice President und General Manager von Intels Digital Enterprise Group, als "die erste dynamisch skalierbare Mikroarchitektur." Was er damit meint ist, dass die gesamte Chip-Technologie so konzipiert ist, dass einzelne Komponenten je nach Bedarf kombiniert werden können. Auf diese Weise sollen sich ohne viel Aufwand hoch spezialisierte Chips, etwa für ultraleichte Notebooks oder Strom sparende Server, aus dem Grund-Design ableiten lassen.

Bis zu acht Kerne will Intel auf den Nehalem-Chips unterbringen. Die sollen durch direkte Verbindungen miteinander kommunizieren. Damit räumt Intel einen der Schwachpunkte der aktuellen Core-Architektur aus, bei der die Prozessoren Daten umständlich über ein sogenanntes Bussystem, austauschen.

Eine der wichtigsten Neuerungen bei Nehalem wird jedoch die Integration eines sogenannten Speichercontrollers werden. Der sorgt dafür, dass der Prozessor direkten Zugriff auf den Arbeitsspeicher hat. Bisher benötigen Intel-CPUs dafür noch einen separaten Steuer-Chip. Intels Haupt-Konkurrent AMD hingegen baut den Speichercontroller bereits seit einiger Zeit direkt in den Prozessor ein und konnte sich damit in bestimmten Bereichen Leistungsvorteile ergattern.

Neue Fabriken für neue Chips

Für die Produktion der neuen Chips hat Intel bereits mit Milliardeninvestitionen zwei neue Fabriken aufgebaut. Das ist in der Chip-Branche nicht ungewöhnliches, da jede neue Generation von Mikroprozessoren in der Regel auch vollkommen neue Produktionsanlagen benötigt. Bis der Nehalem-Prozessor in Produktion geht, will der Konzern zwei weitere Fabrikationsstätten auf die neue Technologie vorbereitet haben.

Aber, wenn es soweit ist, werden sich Intels Entwickler längst mit anderen Themen befassen. Denn als Nächstes stehen noch weiter verkleinerte Chips auf dem Programm. Strukturen von nur noch 32 Nanometern Breite plant das Unternehmen für den Nehalem-Nachfolger. Dessen Entwicklung steht allerdings noch so weit am Anfang, dass er bisher noch nicht einmal einen Codenamen hat.