Erklärung — vom einzelnen Transistor zum ganzen Chip
Ein Transistor ist ein Bauteil aus dotiertem Silizium mit drei Anschlüssen. Das Signal am Steueranschluss entscheidet, ob zwischen den beiden anderen Strom fließt.
- Schalten:Der Transistor lässt den Strom durch oder sperrt ihn — an oder aus.
- Verstärken:Ein kleines Signal am Steueranschluss steuert einen großen Strom.
- Ohne Mechanik:Bewegliche Teile hat er nicht, deshalb arbeitet er verschleißfrei.
Vom Transistor zum Logikgatter zum Chip
- Logikgatter:Einige zusammengeschaltete Transistoren verarbeiten Signale, die nur zwei Werte kennen.
- Strom an und aus:Diese beiden Werte schreibt man als 1 und 0.
- Chip:Milliarden solcher Gatter auf einem einzigen Stück Silizium ergeben Rechenwerk, Speicher und Steuerung.
Zwei Transistoren steuern eine Leuchtdiode. Transistor 2 mit seinem Eingang B lässt sich unter Transistor 1 (in Reihe) oder daneben (parallel) einbauen; die Eingänge A und B liefern jeweils 0 oder 1.
| A | B | Ausgang in Reihe | Ausgang parallel |
|---|
Halte fest: Ein Transistor wirkt als Schalter ohne bewegliche Teile — 1 am Steueranschluss macht ihn leitend. Zwei Transistoren in Reihe lassen nur bei A = 1 und B = 1 Strom durch (UND-Gatter), zwei parallel schon, wenn einer der Eingänge 1 ist (ODER-Gatter).
Ein Nanometer, also ein Millionstel Millimeter — etwa zehn Atomdurchmesser.
Kleinste Abmessung, die bei der Fertigung noch erzeugt wird.
Sie ist nicht die Größe des Chips: der misst einige Millimeter Kantenlänge.
Im Smartphone steckt Halbleitertechnik fast überall:
- Prozessor:Rechnet und steuert alle Abläufe im Gerät.
- Speicherchips:Halten Programme und Daten fest.
- Display:Transistoren und Leuchtdioden steuern jeden einzelnen Bildpunkt.
- Kamerasensor:Wandelt einfallendes Licht in Ladung um.
- Ladeelektronik:Begrenzt Strom und Spannung beim Laden des Akkus.
Hinweise
Drei Stellen, an denen im Test regelmäßig etwas durcheinandergeht:
Ein Transistor ist kein mechanischer Schalter. Er macht eine Halbleiterschicht leitend oder sperrend — deshalb schaltet er milliardenfach pro Sekunde.
„5 nm“ ist die Breite der kleinsten Struktur, nicht die Größe des Chips. Ein Chip misst einige Millimeter Kantenlänge.
Kleinere Strukturen wirken quadratisch: halbe Kantenlänge bedeutet vierfache Transistorzahl. Auf gleicher Fläche entsteht dann auch mehr Abwärme.
