Lekkage op chips te lijf

Herbert Blankesteijn

Hoe kleiner chips worden, hoe dichter de 'draadjes' die daarop worden geëtst bij elkaar liggen. De kans dat de elektronen, de dragers van de elektrische stroom, het ene draadje uitlekken en eventueel het andere draadje in, wordt al groter. Als deze elektrische verbindingen waterleidingen waren, dan zouden ze poreus zijn en voortdurend water uitzweten. Zonde van het water, en alles wordt nog nat ook. Terug in de wereld van de micro-electronica: je krijgt een verzwakking van het signaal en hinderlijke extra warmteproductie.

Lekstromen zijn niet de enige bron van warmteproductie. Ook de normale weerstand in de elektrische verbindingen zorgt voor warmte. Sommige maatregelen daartegen helpen ook tegen de lekstromen, bijvoorbeeld het verlagen van de spanning waarmee de stroompjes in een chip worden verstuurd. De 80486-processors van Intel (waarvan sommige net nog Windows 95 aankonden) draaiden nog op 5 volt; de eerste generatie Pentiums deed het met 3,3 volt. Daarna is het voltage gestaag gezakt: rond de 2 volt in de Pentium III en onder de 2 in de Pentium IV. Processors van nu hebben zelfs verschillende voltages voor verschillende onderdelen, zodat maximaal op de stroom wordt bespaard. Dit heeft nog een ander gunstig effect: notebooks kunnen zo langer doen met een volle accu. Intels laatste generatie processors voor draagbare pc's heeft genoeg aan 1 volt, en neemt plaatselijk zelfs genoegen met minder.

Maar het probleem keert telkens terug. Inmiddels is de chiptechnologie zover dat verlaging van de spanning niet meer helpt: in verband met de lekstromen zou de spanning juist moeten worden opgevoerd, maar dat kan niet, omdat dat nou net de lekstromen zou verergeren.

Twee fabrikanten van processors hebben vindingen aangekondigd die weer een tijdje soelaas moeten bieden. Een van de concurrenten van Intel, Transmeta (waar Linux-goeroe Linus Torvalds werkt) komt met LongRun2. LongRun2 is software die een processor bestuurt en die het werkvoltage én de klokfrequentie honderden keren per seconde aanpast aan de hoeveelheid werk die de processor moet verzetten. (De klokfrequentie is een maat voor het aantal rekenstappen dat een processor per seconde kan maken, en is ook van invloed op het energiegebruik en op de lekstromen.) De processor heeft dus geen vaste werkspanning of klokfrequentie meer. Als de chip niets te doen heeft blijkt het energiegebruik spectaculair omlaag te kunnen: van een Efficeon.processor van Transmeta zelf verminderde het energiegebruik bij werkloosheid met een factor zeventig! De meeste pc's doen het grootste deel van de tijd niets, dus dat zou schelen, ook in de elektriciteitsrekening. Volgens Transmeta is de LongRun2-software ook voor andere processors geschikt.

Transmeta redeneert dus, dat er met minder water ook minder te lekken valt. De benadering van Intel is een andere. Intel wil de buizen waterdicht maken. Het bedrijf heeft deze maand bekend gemaakt een vervanger te hebben gevonden voor siliciumdioxyde als materiaal waarin de verbindingen liggen ingebed. Dit nieuwe materiaal zou beter isoleren, en de lekstromen met een factor honderd verminderen. Tot op heden heeft Intel niet bekend gemaakt wat dit wondermateriaal dan wel is. Wel heeft Intel aangekondigd het vanaf 2007 te gaan gebruiken, als de wereld toe is aan processors met onderdelen van nog maar 45 nanometer (45 miljoenste mm).

Op welke van de twee moet je je geld zetten? Als u het Beet vraagt, moeten Transmeta en Intel snel licenties ruilen. In deze bedrijfstak zal elke techniek die werkt, vroeg of laat nodig zijn.