Superkleber für Wolkenkratzer-CPUs

Ziel dieser Kooperation ist ein Klebstoff, mit dem sich einzelne Chips in Schichten übereinanderlegen lassen. Bis zu 100 Chips sollen sich auf diese Weise zu einem dreidimensionalen Halbleiter aufbauen lassen.

Dieses so genannte Stacking würde ein wesentlich höheres Integrationsniveau bei IT-Systemen und Konsumerelektronik ermöglichen. Prozessoren ließen sich so eng mit Hauptspeicher- und Netzwerkkomponenten zu einem einzigen Siliziumbaustein verbinden. IBM erwartet, dass diese Chips bis zu tausendmal schneller sind als heute übliche Mikroprozessoren. Smartphones, Tablets, Computer oder Spielekonsolen würden dadurch ungeahnte Leistungsschübe bekommen.

“Heutige Chips, auch solche mit 3D-Transistoren, sind de facto 2D-Chips mit noch immer sehr flachen Strukturen”, sagt Bernard Meyerson, Vizepräsident Research bei IBM. “Unsere Wissenschaftler beabsichtigen, Materialien zu entwickeln, die sehr große Computerleistung in einen neuen Formfaktor fassen: den ‘Silizium-Skyscraper’.”

Viele Halbleitertypen benötigen heute Packaging- und Verbindungstechniken, die sich nur bei einzelnen Chips anwenden lassen. 3M und IBM wollen dagegen Kleber entwickeln, die für gesamte Siliziumwafer verwendet werden können und mit denen sich so hunderte oder tausende von Chips in einem Zug beschichten lassen. Aussagen dazu, wann die Technologie marktreif sein wird, haben die Unternehmen nicht gemacht.

Die Anstrengungen, Chips in die dritte Dimension zu bringen, werden als 3D-Packaging bezeichnet. Die gemeinsame Forschung von 3M und IBM will einige der schwierigsten technischen Herausforderungen lösen, die beim Übergang auf echte 3D-Chipformen auftreten. Dafür werden beispielsweise neue Arten von Klebern benötigt. Sie müssen Hitze effizient durch einen dicht gepackten Chipstapel abführen und von wärmeempfindlichen Bauteilen wie logischen Schaltkreisen fernhalten.