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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : [Frage] Je kleiner der Chip (nm) desto weniger Energie?


Unfug
2007-07-08, 15:06:26
Hi,
ich habe nicht soo den Plan von Halbleitertechnologie wollte aber mal fragen ob ich bei folgendem richtig liege.
Ist es richtig, daß je kleiner die Bauweise ist (bald 65nm) , desto weniger Energie benötigt man (und jetzt kommts), weil der Bandabstand vom Valenz ins Leitungsband kleiner ist?
Ohne jetzt weiter einzugehen auf die freien Elektronen, Bandfilling etc, ist das soweit korrekt?
Falls ja: Warum verbrauchen die neuen Grafikkarten weitaus mehr Energie als zum Bleistift eine Geforce1? Hängt dies mit der Erhöhung der Anzahl der Transistoren zusammen?

Gruß und Danke

BAGZZlash
2007-07-08, 15:23:24
Dein Gedankengang ist insgesamt ziemlich richtig. Der relativ höhere Energiebedarf neuerer Grafikchips trotz geringerer Strukturbreite ist z.T. aber auch durch höhere Taktraten zu begründen. Damit die Transistoren schneller schalten können brauchen sie mehr Spannung.

jojo4u
2007-07-08, 17:53:52
Weil sich der Abstand der verschiedenen Strukturen auch verringert treten vermehrt Leckströme auf. Diese wirken ständig. Dem muss z.B. mit dynamischen Spannungsabsenkungen entgegen gewirkt werden. Die Geforce 8xxx hat nichts dergleichen und verbraucht deshalb im Leerlauf so abartig viel. Alles, was ein heutiger Prozessor im Leerlauf ohne Spannungsabsenkung verbraucht, sind Leckströme. Sie bilden sozusagen den "Sockel" des Stromverbrauchs.
Soll heißen, je kleiner die Struktur und sonst gleichbleibenden Materialien und Aufbau wird der Leerlaufstromverbrauch größer.

Es gibt zwei relevante Arten von Leckströmen:
1. Gate Oxid Leakage: Tunnelung von Elektronen weil die Abstände zu klein sind
2. Subtreshold Leakge: Hängt u.A. von der Schwellenspannung ab. Und diese wird ja immer kleiner.
Siehe auch aktuelle (15/07) C't S. 207

Benedikt
2007-07-08, 17:55:41
Hi,
ich habe nicht soo den Plan von Halbleitertechnologie wollte aber mal fragen ob ich bei folgendem richtig liege.
Ist es richtig, daß je kleiner die Bauweise ist (bald 65nm) , desto weniger Energie benötigt man (und jetzt kommts), weil der Bandabstand vom Valenz ins Leitungsband kleiner ist?
Ohne jetzt weiter einzugehen auf die freien Elektronen, Bandfilling etc, ist das soweit korrekt?
Falls ja: Warum verbrauchen die neuen Grafikkarten weitaus mehr Energie als zum Bleistift eine Geforce1? Hängt dies mit der Erhöhung der Anzahl der Transistoren zusammen?

Gruß und Danke
Bei neueren GPUs steigen durch die kleineren Strukturen natürlich auch die (unerwünschten) Leckströme an, da die Isolierschichten besser von Elektronen durchtunnelt werden können. Diesem Umstand versucht man mit Technologien wie Silicon-on-insulator oder "strained silicon" beizukommen.

Unfug
2007-07-08, 18:51:39
vielen dank für die kompetenten antworten

TeeKay
2007-07-10, 20:17:13
Der Grafikchip ist nicht alles, was Strom verbraucht. Dazu kommt der Speicher, die Spannungswandler, der Luefter.
Waehrend die GeForce256 mit einem Miniluefter und lumpigem Standard-Speicher auskam, benoetigen heutige Highendkarten riesige Luefter und ausgesuchten Highendspeicher mit entsprechendem Verbrauch. Die Spannungswandler sind mittlerweile auch gekuehlt, was frueher nie noetig war.
Samsung gibt fuer seinen GDDR4 eine maximale Leistungsaufnahme von 4W pro 512MBit Chip an. 8 Stueck davon, und man ist bei 32W, soviel brauchte frueher die ganze Grafikkarte.
Waehrend der GeForce256 23 Mio Transistoren hatte, kommt ein GeForce8800 auf 681 Mio. Eine Steigerung um 3000%. In der gleichen Zeit wurde die Transistorgroesse nur um 59% reduziert.
Dass Grafikkarten heute mehr verbrauchen, ist da nur natuerlich und wird sich auch nicht aendern, solange der Kunde alle zwei Jahre eine Leistungsverdoppelung wuenscht.

Neomi
2007-07-10, 20:32:43
Waehrend der GeForce256 23 Mio Transistoren hatte, kommt ein GeForce8800 auf 681 Mio. Eine Steigerung um 3000%. In der gleichen Zeit wurde die Transistorgroesse nur um 59% reduziert.

Mit was für Zahlen rechnest du? 90 nm sind schon linear betrachtet nur 36 % von 250 nm. Entsprechend braucht ein Transistor auch nur knapp 13 % der Fläche gegenüber früher.

Gast
2007-07-10, 20:38:43
Mit was für Zahlen rechnest du? 90 nm sind schon linear betrachtet nur 36 % von 250 nm. Entsprechend braucht ein Transistor auch nur knapp 13 % der Fläche gegenüber früher.

220nm warens beim GeForce256, 90 jetzt. Aber du hast natuerlich recht, meine Zahl ist falsch. Die Transistorgroesse wurde um 83% reduziert. Trotzdem ein Missverhaeltnis. Anzahl verdreizigfacht, Groesse nur gevierzehntelt.

Der_Korken
2007-07-10, 20:45:04
... und Takt verfünffacht.

Gast
2007-07-11, 09:26:44
Trotzdem ein Missverhaeltnis. Anzahl verdreizigfacht, Groesse nur gevierzehntelt.

Da besteht kein Mißverhältniss, eher im Gegenteil.
Jeder Transistor leistet auch mehr als früher :)

Coda
2007-07-11, 11:25:00
Was die Die-Größe angeht schon. Ein G80 ist deutlich größer als NV10.

Gast
2007-07-11, 12:44:08
Ist es richtig, daß je kleiner die Bauweise ist (bald 65nm) , desto weniger Energie benötigt man (und jetzt kommts), weil der Bandabstand vom Valenz ins Leitungsband kleiner ist?



Nein, der Bandabstand ist immer derselbe, er hängt nur vom verwendeten Halbleiter-Material ab und das ist hier immer Silizium.