Wir schreiben das Jahr 2022. Die Welt befindet sich nicht nur seit gut zwei Jahren in einer Pandemie, sondern auch in einer ausgewachsenen Chipkrise, die sich wohl frühestens in einigen Monaten entspannen wird. Hersteller wie Intel und TSMC rüsten ihre Kapazitäten auf, doch die Errichtung neuer Fabriken mit dem entsprechenden Hightech-Equipment benötigt einige Zeit.
Andere hingegen entwickeln und bauen ihre Chips unter ganz anderen Umständen, berichtet "Wired". Etwa der College-Student Sam Zeloof. Er hat mittlerweile, im Geiste der IT-Pioniere von anno dazumal, seinen zweiten Prozessor konzipiert und angefertigt und will schon bald mit einer legendären Entwicklung von Intel gleichziehen.
Rasanter Fortschritt
Stolze 100 Transistoren hat der Z2, wie Zeloof seinen zweiten Chip nennt. Er schaltet ein Dutzend davon auf einer Leiterplatte zusammen, um so einen Prozessor mit 1.200 Transistoren umzusetzen. Ein beachtlicher Fortschritt, wenn man einbezieht, dass der vom 22-Jährigen noch in der Highschool umgesetzte Z1 mit gerade einmal sechs Transistoren auskommen musste. Mehrere von ihnen verbaute er in Schaltkreise, mit denen etwa eine E-Gitarre gesteuert wird.
Mit aktuellen High-End-Prozessoren kann seine Entwicklung freilich nicht mithalten. AMDs Ryzen 5800x versammelt auf rund 81 Quadratmillimeter beispielsweise 4,15 Milliarden Transistoren. Aber selbst simplere Chips, wie man sie mittlerweile in allen erdenklichen Geräten findet, liegen um viele Faktoren darüber.
Die Arbeit am Z3 läuft bereits. Damit möchte er mit Intels 4004-Chip aus dem Jahr 1971 gleichziehen. 2.300 Transistoren brachte dieser mit. Genug, um in Taschenrechnern und einigen anderen elektronischen Geräten früher Generation Anwendung zu finden.
Improvisationstalent
Zeloofs Erfindergeist wird dabei auch angetrieben von seinen fehlenden finanziellen Möglichkeiten. Equipment zur Chipherstellung ist nicht billig, also ist Improvisations- und Basteltalent gefragt. Um herauszufinden, wie die Herstellung ablief, bevor sie in hochgerüstete Fabriken mit Luftfiltersystemen verlagert wurde, las er Bücher und Patente aus den 1960ern und 1970ern.
Um tausend Dollar erstand er ein altes Elektronenmikroskop, das in den 1990ern noch für 250.000 Dollar gehandelt worden war, und reparierte es. Nun untersucht er seine Chips damit auf Fehler. Die Garage wird auch von anderem Equipment geschmückt, das teilweise von ehemaligen Herstellern aus den 1970ern und 1980ern stammt. Seine Version einer Fotolithografiemaschine besteht im Kern aus einer Frankenstein-Verbindung aus einem Mikroskop und einem Projektor.
Mittlerweile hat er sie so weit verbessert, dass sie Strukturen mit 300 Nanometer Genauigkeit erzeugen kann, was in etwa kommerziellen Herstellungsprozessen Mitte der 1990er entspricht. Auf einem Youtube-Kanal stellt er seine Arbeit vor.
Chipentwicklung für alle?
Seine Familie unterstützte ihn, war aber skeptisch ob des Aufwands. Ein befreundeter Chipentwickler hielt das Vorhaben der Elektronikkomponenten in Garagen-Eigenproduktion gar für nicht umsetzbar. Nunmehr sind die Skeptiker in seinem Umfeld überzeugt.
Was Zeloof nach Abschluss seines Studiums in diesem Frühjahr tun wird, weiß er noch nicht. Sein Hobby will er aber weiter pflegen. Die Arbeit an eigenen Chips hat ihn auch davon überzeugt, dass solcherlei Hardwareentwicklung zugänglicher werden muss. Er ist ein Fan von Initiativen wie dem Raspberry Pi, doch wenn es darum geht, solche Geräte zu bauen, ist man erst recht wieder auf große Fabriken angewiesen. Seine Mission ist nun Überzeugungsarbeit: "Ich will die Menschen davon überzeugen, dass wir manche Dinge dieser Art auch zu Hause tun können." (gpi, 24.1.2022)