HP schrumpft ‘Chip-Drähte’, IBM lässt die Luft raus

‘Airgap’ nennt IBM das Verfahren, das über ‘Lufteinschlüsse’ im Trägermaterial den Stromverbrauch von Halbleitern absenken und gleichzeitig die Performance verbessern soll. Der wissenschaftliche Begriff Airgap ist jedoch irreführend, da in diesen kleinen Löchern Vakuum herrscht. Für die Entwicklung dieser Struktur habe sich IBM bei Mustern in der Natur bedient.

Es seien die gleichen Prozesse, die auch bei der Entstehung von Muschelschalen, Schneeflocken und Zahnschmelz wirken, heißt es aus den IBM-Laboratorien. Das Trägermaterial der Halbleiterbahnen durchziehen Billionen kleiner Löcher. Unter Laborbedingungen konnten die IBM-Wissenschaftler nachweisen, dass die Signale in den Leitern um etwa 35 Prozent schneller unterwegs waren und dass sich Leckströme um etwa 15 Prozent reduzieren ließen.

Dieses Lochmuster ist laut IBM sehr fein, sodass es sich mit aktuellen Belichtungsverfahren nicht herstellen lasse. Dieser eigenständige Prozess könne jedoch leicht in die Fertigung integriert werden. So sei IBMs Chipfabrik in East Fishkill, New York, bereits mit diesem Verfahren ausgestattet.

2009 sollen die ersten Chips mit dieser neuen Form der Isolation vom Band laufen, verspricht IBM. Neben AMD und Toshiba wollen auch andere Hersteller diese Technologie von IBM lizenzieren.

Hewlett-Packard – das Unternehmen leistet sich genau wie IBM nach wie vor eine eigene Chipentwicklung – kann ebenfalls mit einer Erfolgsmeldung aus dem Bereich der Halbleiterherstellung aufwarten. Zusammen mit dem Unternehmen Nanolitho hat HP nun eine Imprint-Maschine entwickelt, die binnen weniger Minuten in die Herstellung integriert werden könne. Die neue Verdrahtungsmaschine arbeitet nach dem Prinzip der Impact-Lithografie. Hierbei presst die Maschine ein komplexes Muster in das Substrat, um anschließend die entstandenen Kanäle mit leitendem Material zu füllen. Über dieses Material laufen dann die Signale innerhalb des Chips.

Diese Drähte haben nach Angaben von HP einen Durchmesser von 15 Nanometer. Das entspricht der Dicke von wenigen Atomen und sei wesentlich dünner als alle gegenwärtigen Drahtdurchmesser in Chips. Doch noch wichtiger sei, dass dieses Verfahren problemlos in alle derzeitigen Halbleiterproduktionen integriert werden könne.

Die Pressform hat die gleiche Größe wie die Ausrichtstation für die Belichtungsmaske, somit müssten die Chiphersteller ihre Labore nicht neu ausstatten, um mit der Maschine experimentieren zu können. “Es dauert nur etwa zehn Minuten, bis die neue Form einsatzbereit ist”, sagte Bo Pi, CEO von Nanolitho.

Trotzdem glaubt er nicht an einen schnellen Erfolg, denn “Chiphersteller sind extrem konservativ”. Vielmehr könne das Verfahren bei der nächsten Generation von Media-Festplatten zum Einsatz kommen. Dennoch soll es bereits eine erste feste Bestellung geben, erklärte Pi, ohne dabei Namen zu nennen. Mit anderen Unternehmen arbeite Nanolitho angeblich an Beta-Tests.

Neben den neuen Imprint-Maschinen will Nanolitho auch die komplizierten Pressformen für die Kunden herstellen. “Die Herstellung einer solchen Form kann teurer sein als die Maschine selbst”, sagte Pi. Die Form wird mit Elektronenstrahlen geätzt. Dadurch ist zwar die Produktion von sehr präzisen Linien möglich, jedoch eigne sich das Verfahren kaum für eine Massenanfertigung.

Trotzdem sind HP und Nanolitho überzeugt, dass die relativ niedrigen Kosten des Gerätes weitere Interessenten auf den Plan rufen könnten. “Die Breite der Anwendungsmöglichkeiten ist riesig, das reicht von Elektronikherstellern über Optik und Photonik bis hin zur Forschung im Bereich der Medizin”, kommentierte Stan Williams, verantwortlich für das neue System bei HP.

Die neue Technologie, die von Nanolitho vermarktet wird, sei laut Williams bereits die vierte Generation eines Systems, an dem HP seit zehn Jahren arbeite. In dieser Zeit habe man den Umfang der Maschine immer wieder reduziert, bis man die heutige Größe erreicht habe.

HP hat in den letzten Jahren seine Forschung kräftig ausgebaut, um über ein erweitertes Patentportfolio mehr Lizenzumsatz zu generieren. Dazu zählt ebenso das Crossbar Latch, mit dem ein Drahtgitter durch Moleküle gesteuert verbunden werden kann, womit sich Berechnungen durchführen lassen. Auch das Crossbar Latch wurde laut Williams mit Hilfe der neuen Imprint-Maschine hergestellt.