„Systems on Chips": Die Herausforderung der nächsten 20 Jahre/ "Systems on Chips": The Microelectronic Challenge of the Next 20 Years

Abstract

Selbst bei unveränderter Fortschrittsgeschwindigkeit sind die Weiterentwicklungsperspektiven der Mikroelektronik über das Jahr 2010 hinaus nicht durch physikalisch-technologische Begrenzungen eingeengt.Für die anwendungsspezifischen Chancen und Entwicklungsperspektiven lassen sich ähnlich positive Aussagen formulieren: Selbst wenn man sich auf bereits heute schon im Prinzip verifizierte Strukturen beschränkt, läßt sich die Chip-Rechenleistung gegenüber heutigen Werten um ca. 4 Größenordnungen auf ca. 10 s -10 6 MIPS steigern. Allerdings ist dazu die Beachtung der im einzelnen dargestellten Maßnahmen im technologischen, schaltungstechnischen, designtechnischen und architektonischen Bereich notwendig.Neben der Weiterentwicklung der klassischen Märkte for Logik-ICs und Speicher-ICs, die auch weiterhin mit einem Wachstum von 10%-15% p.a. prognostiziert werden, werden zunehmend künden-und anwendungsspezifische Speicher mit On-Chip Logikanteilen Bedeutung bekommen. Das gilt auch für mit Speichern (nicht flüchtigen und flüchtigen) angereicherte Logikbausteine, die die Herstellung von neuartigen, in Analogie zu "biologischen Lösungen" hochverdrahteten Architekturen gestatten. Diese in CMOS/BICMOS-Technologie hergestellten "Systems on Chips" werden mit ihrem hohen operativen Autarkiegehalt wesentliches System-Knowhow heutiger Systeme enthalten und so zu den Modulen zukünftiger "Hy per-Syst eine" werden.Beyond the year 2010 the perspectives of microelectronics are not narrowed by technical limitations, even if progress advances as fast as in the past.Likewise positive statements can be formulated for application-perspectives. The chipcomputational power f.i. can be boosted by about 4 orders of magnitudes to 10 5 -10 6 MIPS. This implies, however, the consideration of various technological, circuit design, layout and architectural recommendations given in the paper.Conventional stand alone markets for memory and logic ICs are prognosted to grow by 10-15% per year for the next decade. User specific memories as well as logic with on-chip memories (volatile and non volatile), however, will become more and more important. These novel "systems on chips" will eliminate the limiting bottle neck of the on-chip/off-chip metallization. By that the technical approximation of "biological systems" will become feasible with system performance increased by orders of magnitudes. These systems on chips, which essentially contain todays system know how will become the modules of the "hypersystems" of tomorrow.