Intel renoviert und will das Silizium in Rente schicken

Der Prozessorhersteller Intel hat angeblich neue metallische Werkstoffe entwickelt, die künftige Transistoren schneller und leistungsfähiger machen sollen. Vor allem aber würden Energieverluste am Transistor-Gate sowie am Nichtleiter deutlich verringert, wodurch sich mobile Geräte mit geringerem Energiebedarf länger betreiben lassen und das Abwärme-Problem geringer wird. Damit soll das Ende des Werkstoffs Silizium in der Halbleiterfertigung eingeläutet werden.
Allerdings hielt sich Ken David, Intels ‘Director of Component Research’, bei der Ankündigung sehr bedeckt. Um welches Metall oder um welche Art Legierung es sich handle, wollte er nicht sagen. Der kleinere Konkurrent AMD experimentiert wegen der gleichen Probleme mit Gates aus Nickel.

Das Gate, das einen Transistor mit Energie versorgt oder ihm diese verweigert, ist in den aktuellen Fertigungsprozessen nur noch fünf Schichten von Silizium-Atomen dick. Die notwendige Isolierungsschicht besteht heutzutage für gewöhnlich aus Silizium-Oxid. “Damit würden wir liebend gerne weiterarbeiten”, meinte David. “Aber wir stoßen immer wieder auf die gleichen, fundamentalen Probleme: den Stromabfluss.” Produkte mit den Gates und Nichtleitern aus Metall, mit ‘High-K’ bezeichnet, werden voraussichtlich erst mit der für 2007 geplanten Einführung des 45-Nanometer-Fertigungsprozesses auf den Markt kommen.

Auch wenn der anstehende Pentium mit dem Spitznamen ‘Prescott’ von dieser Stufe der Miniaturisierung noch weit entfernt ist und mit 130 Nanometern Leiterbahnbreite gefertigt werden soll, scheinen die Probleme auch hier schon so groß zu sein, dass es bei der Entwicklung zu Verzögerungen gekommen sei, wie Branchenbeobachter meinen. Deshalb laufen die Forschungen an neuen Materialien schon seit Jahren.

Intel setzt seit kurzem auf ein Verfahren, bei dem das atomare Silizium-Gitter gestreckt wird, was die Leitfähigkeit verbessern soll. Es stehen aber noch weitere grundlegende Veränderungen an. So könnte es in den kommenden Jahren Transistoren mit mehreren Gates geben. Die Entwickler bemühen sich außerdem, die Stromversorgung der Transistoren feiner und reaktionsschneller zu dosieren, über kurz oder lang werden wohl auch die Verdrahtungen im Chip von optischen Leitern oder Nanoröhrchen aus Karbon ersetzt werden. Schließlich tun sich schon neue Herausforderungen auf: Die Atome innerhalb der Transistoren schwingen immer heftiger, je kleiner die Halbleiter werden. Die Gates aus Metall sollen diesen Effekt zumindest teilweise dämpfen.