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Materialien

Abschließend soll noch auf die Verwendung anderer Materialien hingewiesen werden. Optische Schaltkreise, die allerdings erst ganz am Anfang ihrer Entwicklung stehen, können mit nahezu Lichtgeschwindigkeit schalten und versprechen somit enorme Leistung bei geringen Verlusten. Optische Computer werden jedoch in diesem Jahrzehnt keine Rolle spielen.

Aus dem reinen Forschungsstadium heraus und schon konkret in der Anwendung sind integrierte Schaltkreise auf der Basis von Gallium-Arsenid (GaAs); Standard-Halbleitermaterial ist bisher Silizium. GaAs ist ein Halbleitermaterial, das Betrieb bei höheren Frequenzen, geringere Leistungsaufnahme, größere Strahlungsfestigkeit und bessere Temperaturwiderstandsfähigkeit als Silizium bietet. Auf der Jagd nach größerer Rechengeschwindigkeit ist GaAs ein vielversprechendes Grundmaterial, das 5 bis 6 mal schneller als Sizilium ist, ohne radikale Änderungen in Computerarchitektur oder Entwurf zu erfordern. GaAs mag noch nichts für Mikrocomputer sein, aber es wird sowohl in Supercomputern als auch zur Überwindung von Architektur-,,Flaschenhälsen`` in allen Rechnern, vom Supercomputer bis zur Workstation, eingesetzt. Dem breiten Einsatz von GaAs stehen bisher höhere Kosten (Faktor 100 zu Silizium) sowie Produktionsschwierigkeiten sowohl bei den Kristallen als auch beim Aufbau der Schaltkreise (durch Dotieren und Aufbringen von Leiterbahnen) entgegen. Überdies ist die ganze Herstellungstechnologie auf Silizium ausgerichtet. Somit hat GaAs viele grundlegende Vorteile gegenüber Silizium, es hat aber auch viele praktische Nachteile. Beispiele für die Anwendung sind der zunächst für das Jahr 1990 angekündigte Höchstleistungsrechner Cray-3, dessen Prozessormodule vollständig aus GaAs sein sollen. Für die Verbindung zwischen Prozessor und Speicher in kleineren Systemen gibt es Logigschaltkreise mit 4 kByte statischem RAM die eine Schreib-/Lesezykluszeit von 3,5 ns haben und 4 kByte ROMs, die in Systemen mit 1 GHz Taktfrequenz funktionieren. ,,In wenigen Jahren wird die GaAs-Technologie weiter verbreitet sein und wird den Unterschied zwischen Workstations, Groß- und Superrechnern verwischen -- die Leistung wird in ähnlichen Größenordnungen sein, und der Unterschied wird dann in der Peripherie und im Speicher zu finden sein`` ([#!byte!#, 01/90]: The high-octane semiconductor). 7.4


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Lars Tornow 2003-04-02