Das Moore'sche Gesetz, eine Beobachtung, die Mitte der 60er Jahre vom ehemaligen Intel-Mitbegründer und CEO Gordon Moore gemacht und Mitte der 70er Jahre überarbeitet wurde, verlangt im Wesentlichen, dass sich die Transistordichte auf einem Chip (die Anzahl der Transistoren pro Quadratmillimeter) alle zwei verdoppelt Jahre. In den letzten Jahren mussten sich die Chiphersteller mit einer Steigerung dieser Zahl um weniger als 100 % zufrieden geben, obwohl das Wachstum erheblich war. Zum Beispiel die Dichte der Transistoren im neuen 5-Nanometer A14 Bionic aus Apple beträgt etwa 134 Millionen, verglichen mit etwa 90 Millionen beim 7nm A13 Bionic. Das sind 49 % mehr.
Was das Timing betrifft, TSMC und Samsung Foundry hält weiterhin mit Moore Schritt, wobei das ehemalige Unternehmen später in diesem Jahr mit der riskanten 3-nm-Chipproduktion beginnt, gefolgt von der Massenproduktion in der zweiten Hälfte des Jahres 2022. Im Vergleich zu 5-nm-Chips ist der 3-nm-Chip von TSMC attraktiver. Die Leistung soll um 10-15 % oder der Energieverbrauch um 25-35 % steigen.
Die University of Sussex im Vereinigten Königreich hat einen Weg entdeckt, Nanomaterialien Transistoreigenschaften zu verleihen. Ein Nanomaterial ist ein Material, dessen Größe zwischen 1 und 100 nm liegt. Das von der Universität tatsächlich verwendete Material ist Graphen, das als "eine ein Atom dicke Schicht aus Kohlenstoffatomen, die in einem hexagonalen Gitter angeordnet sind" definiert ist. Durch Falten einer Graphenschicht, ähnlich wie Origami-Papier, erhält das Material die Eigenschaften einiger elektrischer Komponenten, die in Mikroschaltkreisen verwendet werden. Diese Entdeckung könnte es ermöglichen, kleine Mikrochips herzustellen, die die Herstellung schnellerer und energieeffizienterer Telefone ermöglichen würden. Die Größe von Mikrochips, die aus Nanomaterialien hergestellt werden könnten, wäre so klein, dass im Inneren des Geräts mehr Platz für zusätzliche Chips wäre.
Graphen ist aufgrund seiner leitfähigen Eigenschaften das wahrscheinlich am besten geeignete Nanomaterial für diese Art von Bauteilen. Einige Netzteile verwenden Graphen-Verbundbatterien, um die Ladezeit zu verkürzen. Mit Graphen lassen sich Lithium-Ionen-Akkus bis zu fünfmal schneller aufladen, sodass ein Lithium-Ionen-Akku, der eine Stunde Ladezeit benötigt, in nur 12 Minuten aufgeladen werden kann. Das Nanomaterial ist außerdem 200-mal stärker als Stahl und sechsmal leichter.
Letztendlich kann Graphen zur Herstellung anderer Materialien verwendet werden, die in Smartphones zu finden sind, was das Gewicht von Telefonen mit diesem Material reduzieren sollte. Vor einigen Jahren gelang es einem koreanischen Forschungsunternehmen, ein OLED-Display mit Graphen herzustellen, und letzten Monat kündigte Appear Inc an, dass es ein 5G-Telefon mit Graphen-Akku herausbringen wird, das erste Telefon mit einer solchen Komponente und das leichteste 5G-Smartphone. Das Telefon wird voraussichtlich nächsten Monat auf den Markt kommen, wird von Foxconn hergestellt und soll in den ersten sechs Monaten 1 Million Einheiten verkaufen. Das Gerät wird eine neue innovative wasserdichte Technologie verwenden. Appear ist bekannt für seine Graphene Super 20 Power Bank, die mit der Fast Charge-Akkutechnologie des Unternehmens in 20 Minuten aufgeladen wird.
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