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05.07.1985 - 

Tendenzen in der Mikroelektronik:

Hitachi baut auf Miniaturisierung

Von CW-Mitarbeiter Egon Schmidt

Der japanische Elektro- und Elektronik-Konzern Hitachi ist offensichtlich bemüht, sich aus dem deutschen und wohl auch aus dem übrigen europäischen Halbleiter-Markt ein deutlich größeres Stück als bisher herauszuschneiden. Mit besonderen Veranstaltungen zur Verkaufsförderung versucht das Unternehmen, im Bewußtsein potentieller Mikroelektronik-Kunden den Namen Hitachi fester als bisher zu verankern.

Auf einer solchen Veranstaltung in München kamen neben detaillierten Angaben über die vielfältigen Halbleiter-Produkte des Unternehmens auch einige generelle Tendenzen zur Sprache. Dr. T. Makimoto, "Deputy General Manager" der Musashi-Fabrik des Konzerns, führte zum Beispiel aus, daß für Hitachi jetzt "die 1,3-Mikrometer-Ära beginnt". Er erinnerte daran, daß heute mit Strukturen dieser Leiterbahn-Breite pro Chip an die 10 7 Transistoren untergebracht werden können, während vor 1970 nur rund 100 Transistoren auf einem Siliziumschnipsel Platz fanden. Damals lagen die typischen Abmessungen der Transistoren und Leiterbahnen aber auch noch bei rund 15 Mikrometer also bei mehr als dem Zehnfachen.

Nun mag es auf den ersten Blick verwundern, daß eine lineare Verfeinerung um nur eine Zehnerpotenz in der Fläche einen Gewinn um rund fünf (und nicht bloß um zwei) Zehnerpotenzen gebracht hat. Makimoto wußte jedoch diese Diskrepanz zu erläutern. Einerseits habe allein die Verfeinerung der Chip-Strukturen einen Teil des Gewinns ermöglicht. Ein beachtlich weiterer Teil aber sei durch die Entwicklung immer leistungsfähigerer, raffinierterer und eben "kleinerer" Schaltkreisentwürfe - auch mit Hilfe der modernen CAD-Entwicklungssysteme - erzielt worden.

Konsum von RAM-Bits wird weiter wachsen

Wie die Entwicklung im Zuge größerer Zeitabschnitte verläuft, stellte Makimoto anhand der folgenden Zahlen dar: Beim Speichern des Typs "dynamisches RAM" sei die Zahl der Bits pro Chip alle zehn Jahre etwa hundertfach größer geworden, die Zahl der pro Jahr produzierten Chips habe in zehn Jahren um etwa den Faktor Zehn zugenommen und mithin die Gesamtzahl der pro Jahr produzierten RAM-Bits um rund den Faktor Tausend. Dabei seien aber die Dimensionen der Zellen in je 15 Jahren um etwa den Faktor Zehn geschrumpft und die Kosten pro Bit in je zehn Jahren um den Faktor Hundert zurückgegangen.

Makimoto prognostizierte auch für die kommenden Jahre ein steiles weiteres Wachstum beim weltweiten. Konsum von RAM-Bits. Dabei betonte er, daß vor allem die neu zu entwickelnden Computersysteme mit "Künstlicher Intelligenz", und hier besonders die Übersetzungs-Computer, einen sehr großen Bedarf an Speicherkapazität aufweisen werden. Die Speicher-Chips für solche Rechner mit ihren 1 Megabit und mehr Kapazität pro Chip müßten dann "höchst zuverlässig" sein.

In welchen Richtungen Hitachi hier vorausdenkt, erläuterte der Referent am Beispiel eines neuen Rein-Raums der Klasse "0,1" für die Forschung, der rund tausendmal "reiner" sein soll als heutige "Clean-Rooms" zur staubfreien Fertigung von Chips.

In den Hitachi-Laboratorien wird laut Makimoto zur Zeit eine neue Generation bipolarer Schaltkreise entwickelt, die unter dem Namen "SICOS" bekannt ist. Diese Generation soll bei vergleichbarer Leistungsaufnahme etwa Zehnmal schneller schalten als herkömmliche I 2L- und ECL-Chips.

Auch Hitachi setzt für die Zukunft verstärkt auf die sogenannte "CMOS"-Technik. Damit werde es möglich sein, so T. Yasui, ein Fachmann für Halbleiterspeicher, die hohe Packungsdichte und Schaltgeschwindigkeit herkömmlicher NMOS-Chips mit der geringen Leistungsaufnahme der "alten", allerdings inzwischen erheblich weiterentwickelten CMOS-Technik zu vereinen. Beispielsweise beim Speichern NMOS-typischer Zugriffszeiten von vielleicht 35 Nanosekunden und weniger zu erzielen, aber dabei die Leistungsaufnahme pro Chip im Betrieb von 600 Milliwatt (NMOS) auf ein Viertel zu senken.

Besondere Erwähnung verdienen daß Hitachi einen eigenen 32-Bit-Mikroprozessor in Entwicklung hat, der auf 1,3-Mikrometer-Geometrien basieren und rund 5 MIPS (Millionen Instruktionen pro Sekunde) leisten soll. Er wird über eine vierstufige "Pipeline" zur überlappten und damit schnelleren Befehlsabarbeitung verfügen, Eigenschaften einer "virtuellen Maschine" bieten und mit einem Befehlssatz arbeiten, der auf Hochsprachen ausgerichtet ist.

Als weiteres Beispiel für die Leistungen japanischer Chip-Ingenieure wurde ein Spezialprozessor für das Komprimieren und erneute Decodieren des Informationsgehalts von beschriebenen Papierbögen vorgestellt, der diese Operationen in nur einer Sekunde ausführen soll.

Dieser Chip ermögliche es, beim Abspeichern von digitalisierten schriftlichen Unterlagen mit etwa einem Zwanzigstel des Speicherplatzes auszukommen, der ohne entsprechende Maßnahmen benötigt würde.