You are currently viewing Supercomputer Summit

Supercomputer Summit

Bei unserem Besuch im Arithmeum in Bonn waren wir beeindruckt von einem im Erdgeschoss zu sehenden massivem PowerPC-Modul von IBM. Einer der beiden Kühlkörper war entfernt, sodass man besser hineinschauen konnte.

Mehr als 4000 solcher PowerPC-Module zu je 2 Power9-Prozessoren mit je 22 Kernen in Verbindung mit mehr als 27000 Nvidia Volta GV-100 Volta-Grafikbeschleunigern werden im 2018 fertiggestellten Großrechner Summit im Oak Ridge National Laboratory eingesetzt. Der war von 2018 bis Anfang 2020 mit 200 PetaFlops (mal 10 exp 15 FLOPS) der weltschnellste Supercomputer. Die elektrische Anschlussleistung beträgt sagenhafte 10 Megawatt. Deswegen reichte es für Summit auch nur für Platz 5 in der Energieeffizienz.

Die Grafikbeschleuniger alleine sollen bei reduzierter Genauigkeit eine theoretische Rechenleistung von 3,3 ExaFlops (3,3 mal 10 exp 18 Gleitkommaoperationen pro Sekunde) haben. Solche Großrechner erreichen ihre hohe Rechenleistung durch eine extrem weitgehende Parallelisierung. Diese wiederum erfordert höchstspezialisierte Software, die paralleles Rechnen optimal unterstützt. Anwendungen aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz – was auch immer das genau ist – werden derzeit gerne mit solchen Rechnertypen bearbeitet.

Die aktuellen Chips werden bereits mit einer 7 Nanometer-Technologie hergestellt. Gemeint ist damit die basale Strukturbreite. Das liegt etwa um den Faktor 100 unter der Auflösung der Lichtmikroskopie. Deshalb muss man bei der Übertragung der Maskeninformationen extrem kurzwelliges UV-Licht, ja fast schon Röntgenstrahlen einsetzen. Man nennt dieses Verfahren EUV-Lithografie. Die Verwendung von üblichen Optiken mit Linsensystemen ist dabei nicht möglich, stattdessen werden hochkomplexe optische Spiegelsysteme eingesetzt. Diese wiederum müssen in großer Exaktheit hergestellt werden. Als Lichtquellen kommen komplizierte Plasma-Systeme zum Einsatz, da Laserlicht viel zu grob aufgelöst wäre. Die erforderliche Wellenlänge von 95 eV lässt sich nur mit lasergestützten Plasma-Lichtquellen in ausreichender Stärke erzeugen.

Nach meinem Wissen gibt es derzeit über die Welt verstreut nur wenige Chipfabriken mit der 7 nm-Technologie. In Planung sind bereits solche für 5 und 3 Nanometer. Das muss enorm teuer und eine riesige technische Herausforderung sein. Spezialist für die Herstellung von Maschinen für die EUV-Lithographie ist ein Unternehmen in den Niederlanden

Man merkt, dass ich total fasziniert bin bei soviel Hochtechnologie. Und die Entwicklung geht hier immer weiter! Ob es aufgrund physikalischer Grenzen auch in Zukunft nach dem Mooreschen Gesetz weitergeht, dass sich nämlich die Komplexität elektronischer Chips spätestens alle zwei Jahre verdoppelt, das werden wir sehen.

Dieser Beitrag hat 2 Kommentare

  1. alrsl

    Apple spricht nun bereits von 3 nm-Technologie für 2022. Beim Chip-Produzenten TSMC in Taiwan sollen die hergestellt werden. Zunächst nur für Apple selbst. Der Nutzeffekt ist vor allem die im Vergleich längere Laufzeit bei Mobilgeräten.

    Hier Beispiele zu Verdeutlichung der Winzigkeit der extrem kleinen Strukturen. Betrachtet man die Breite der Strukturen, so kann man sie laienhaft in Zahl von Atomen angeben. So zwischen zehn und zwanzig. Ist doch unglaublich!

    Durchmesser Wasserstoffatom – 0,1 nm
    Duchmesser Goldatom – 0,144 nm
    Breite einer DNA-Doppelhelix – 2 nm
    >>> Aktuelle Chip-Strukturbreite – 3 nm <<<
    Dicke einer Zellmembran (Lipiddoppelschicht) – 4 nm
    Kleines Virus – 15 nm
    Hämoglobin-Molekül – 55 nm
    SARS-CoV-2-Virus – 60-140 nm
    Bakterien – > 300 nm
    Wellenlänge sichtbares Licht – 380-780 nm

  2. alrsl

    Nun hat Apple einen eigenen Prozessor mit ARM-Technologie und 5 nm-Stukturen fertiggestellt. Er wird zunächst im Macbook Air eingesetzt. Die Eigenentwicklung hat eine sehr schnelle integrierte Grafikeinheit und setzt Maßstäbe in jeder Hinsicht. Die Vergleichsprozessoren von Intel und AMD sehen dagegen alt aus. Für die bisherigen Anwender wird der Übergang teuer. Ursache ist, dass bisherige Software auf nativen Code übertragen werden muss. Auch ist die parallele Installation von Windows erstmal nicht mehr möglich. Apple-Nutzer zu sein war schon immer ein teures Vergnügen. Man kann auch erwarten, das der Hardwaremarkt unter den üblichen Giganten neu aufgeteilt wird.

Schreibe einen Kommentar

* Verwende bitte ein für mich aussagekräftiges Pseudonym und lasse die weiteren Angaben weg! Verzichte bitte auf Links, da Sicherheitseinstellungen den Beitrag dann als Spam einstufen würden. Die IP-Adresse wird automatisch anonymisiert.