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30.01.2007

Intel und IBM revolutionieren Chipherstellung

Neue Materialien und Verfahren ermöglichen 45-Nanometer-Technik.

Parallel, aber unabhängig voneinander haben beide Unternehmen einen wichtigen Durchbruch bei der Chipherstellung geschafft. "Wir sehen die größte Veränderung in der Transistortechnik seit den 60er Jahren", erklärte Mark Bohr, Senior Fellow und Direktor der Technology and Manufacturing Group bei Intel. Diese Einschätzung teilt Firmenmitbegründer Gordon Moore, auf den das "Gesetz" zurückgeht, wonach sich die Zahl der Transistoren auf einem Chip alle zwölf bis 18 Monate verdoppeln werde.

"Moore’s Law" schien auszulaufen. Denn bei der Verkleinerung der Transistoren, Leiterbahnen und Isolatoren unter die bisherige minimale Strukturbreite von 65 Nanometern treten Leckströme auf. Diese führen zu Fehlfunktionen und zu einem höheren Energieverbrauch, der Fortschritte in der Akkutechnik zunichte macht. Dieses Problem haben Intel und IBM nun überwunden.

Beide verwenden die Technik "high-k metal gate". Intel ersetzt dabei die bisherigen Chipgrundlagen Siliziumdioxid und polykristallines Silizium. Neu zur Verwendung kommt das dehnbare silberfarbene Metall Hafnium, das in einem aufwändigen Verfahren aus Zirkonium-Verbindungen gewonnen wird. Außerdem verwendet Intel zwei weitere Stoffe, die das Unternehmen aus Wettbewerbsgründen geheim hält.

Rezept bleibt geheim

Noch weniger hat IBM über die Ingredenzien der Chips verlauten lassen. Bisher teilte das Unternehmen lediglich mit: "Das Material bietet überlegene elektrische Eigenschaften im Vergleich zu seinem Vorgänger und verbessert die Transistorleistung. Gleichzeitig können die Dimensionen des Transistors weiter verkleinert werden." Die Werkstoffe verlangten nur minimale Änderungen bei den gegenwärtigen Produktionsanlagen und -prozessen. Daher sei die neue Technik bereits in IBMs modernster Halbleiterfabrik in East Fishkill, US-Bundesstaat New York, eingeführt worden.

Intel will Prozessoren mit 45-Nanometer-Technik, Codename "Penryn", in Kürze in großen Stückzahlen liefern. Auf das kleinere Format umgestellt werden die nächsten Generationen der CPU-Reihen Core 2 Duo und Core 2 Quad (zunächst zwei Dual-Core-Prozessoren in einer Hülle) sowie die Multi-Core-Xeons. Entsprechend ausgestattete Notebooks, Desktops und Server sollen noch in diesem Jahr auf den Markt kommen. Das Unternehmen glaubt, seinen "Vorsprung von mehr als einem Jahr gegenüber dem Rest der Halbleiterindustrie ausgebaut" zu haben.

Das könnte etwas zu optimistisch sein. Denn IBM betont, die neuen Chips zusammen mit AMD, Sony und Toshiba entwickelt zu haben. AMD produziert allerdings derzeit in den eigenen Fabriken die Chips noch mit 90 Nanometer Strukturbreite und bereitet die Umstellung auf 65 Nanometer erst vor. Der Intel- Rivale möchte 45-Nanometer-Chips ab einem unbestimmten Zeitpunkt im nächsten Jahr auf den Markt bringen. (ls)