Ein Schnipsel macht Karriere: Die Chip-Geschichte (1)

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Ziemlich dünn, nicht wahr?

Und jetzt stellen Sie sich bitte vor, daß diese dünne Papierseite aus 1000 noch dünneren Seiten bestehen würde. „Hauchdünn" wäre schon viel zu dick. So breit sind die „Autobahnen" im derzeit leistungsfähigsten Computerchip.

Er weiß auf 4 Milliarden Fragen die richtige Antwort. Solange sie „ja" oder „nein" heißt. Und dazu braucht er nicht einmal eine Viertel Sekunde. Genauso schnell speichert er den Text von 4000000 DIN A-4 Seiten und gibt ihn auf Wunsch wieder in weniger als einer Viertelsekunde her, schneller als ein Augenaufschlag dauert. Seit wenigen Monaten wird dieser 4 Gigabit-Speicherchip in Massen produziert und ist doch schon wieder ein „alter Hut". In den Labors der IBM hat man gerade eine neue Technik entdeckt, die voraussichtlich 64 mal besser ist und in den nächsten Jahren den 256 Gigabit-Chip möglich macht.

Dieses aberwitzige Tempo der Entwicklung ist deshalb so eindrucksvoll, weil die Speicherkapazität, also die „Merkfähigkeit" von Computern als Leistungsmaßstab angesehen wird.

Fast wie die Pferdestärken oder Kilowatt beim Auto. Mit einem feinen Unterschied: vom schmächtigen Benz-Motorwagen um 1886 zum Formel 1-Renner vergingen ganze 100 Jahre. Der Chip für lächerliche 2000 Speichereinheiten ist aber nur 20 Jahre alt. Auf Computertempo umgerechnet wäre Bertha Benz kaum eine Woche später im 400 PS-Porsche durch die Lande gebraust.

Für viele sind Chips gleichbedeutend mit Computern. Weil beides heute so eng miteinander zusammenhängt, daß diese Verwechslung vorprogrammiert scheint. Tatsächlich hatten die ersten Computer nichts mit den „Chips" zu tun. Im ersten Großcomputer ENIAC, einem 30 Tonnen-Monster von der Größe eines Tennisplatzes arbeiteten 18.000 Elektronenröhren. Klobige Glaskörper, die elektrisch beheizt, den Strom in kiloweise Kabel lenkten. Mit der elektrischen Leistung, die das Monster bei einer einzigen Multiplikation schluckte, hätte man bequem eine Zweizimmer-Wohnung heizen können. Ohnehin kam nicht viel mehr als Wärme heraus: mit den Grundrechenarten war der Computergigant von 1945 schon mehr als ausgelastet. Wenn es soweit kam - irgendeine der 18.000 Röhren verabschiedete sich garantiert.

MARK I, die erste Computermaschine der Harvard-Universität, versuchte es mit mechanischen Relais, die über 800 Kilometer Draht miteinander um die Wette klapperten. Aber auch nicht besonders lange, denn alle paar Minuten machten Kurzschluß und Transistor den mechanischen Monstern den Garaus. Ab 1947 übernahm der sowieso schon kleine „Halbleiter-Schalter" den Knochenjob im Computer. Er war zuverlässiger als Röhre oder Relais und verbrauchte wesentlich weniger Strom. Er hatte keine beweglichen Teile, mußte nicht gewartet werden und wurde nicht nur deshalb immer enger aneinander gepackt. Denn die Wissenschaftler hatten herausgefunden, daß jeder Zentimeter Leitung zwischen den einzelnen Schaltern die Rechengeschwindigkeit herabsetzte. „Der hat aber eine lange Leitung" kommt nicht von ungefähr.

Wenn aber diese Kabelverbindungen zwischen den einzelnen Bauteilen störten, wieso dann nicht einfach weg damit? Die Antwort hieß Chip, „Schnipsel" wie ihn die Ingenieure 1959 zum ersten Mal abfällig nannten. An sich hatten diese Schnipsel nichts Auffälliges. Sie klapperten nicht wie ihre Relaiskollegen und schimmerten schon gar nicht so schön geheimnisvoll in der Dunkelheit wie die Röhren.

Sogar der Chip-Grundstoff war und ist recht gewöhnlich. Und so häufig wie Sand am Meer. Silizium - mehr als 27 Prozent der oberen Erdschichten bestehen aus diesem Stoff - wird aus Kieselerde gewonnen. In reinster Form ist Silizium für elektrischen Strom unpassierbar, es „isoliert". Wenn aber in diesen Isolator Metallpartikel eingeimpft werden, dann reicht eine kleine Steuerspannung, um den Hauptschalter auf „grün" zu schalten: die Stelle wird stromdurchlässig und lädt einen nachgeschalteten Kondensator auf. Aus „nein" wird „ja", aus „0" wird „I" - und das bleibt so, bis der Strom abgeschaltet wird. Die Kombination aus Transistor und Kondensator heißt deshalb „Speicherzelle".

Bis 1960 hatte jeder Transistor ein eigenes kleines Blechgehäuse mit drei Beinchen, jeweils eins für Ein- und Ausgang und eins für die Steuerspannung. Um aber einen einzigen Buchstaben im Computer darstellen zu können, braucht man schon acht Ja/Nein-Schalter oder acht „Bit". Für ein Wort mit zehn Buchstaben schon achzig mal drei Beinchen und so weiter.

Also weg mit den Beinchen. Statt einzelner Schalter wurden in eine Siliziumscheibe an verschiedenen Stellen Metallpartikel eingeimpft und diese dann gleich auf der Scheibe zusammengekoppelt, bis 1965 bis zu 100 Stück, 1970 schon 5000. 1975 war die 100000er Grenze erreicht und heute passen bereits 4 Milliarden komplette Speicherzellen auf die Fläche eines Daumennagels. Während sich im 64 Kilobyte-Chip noch 1790 Speicherzellen pro Quadratmillimeter drängelten, hocken beim Megabit-Chip schon schon 13025 auf derselben Fläche. Eigentlich unvorstellbar, daß es noch dichter geht. Es geht - genau ein Jahr später war der 4 Megabit-Chip fertig. Und so weiter und so weiter...

Weiter mit Teil 2...

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