Intel: Neue Materialien für stromsparende CPUs

11.11.2003
Die Verlustleistung bei neuen, schnellen Prozessoren stellt ein großes Problem dar. Schon im Ruhezustand der CPU fließt ein sogenannter Leckstrom, der den Chip aufheizt. Mit zunehmender Anzahl von Transistoren auf einer immer kleiner werdenden Siliziumfläche summieren sich diese Ströme. Forscher von Intel wollen jetzt den Leckstrom mit neuen Materialien reduzieren und die Wärmeabgabe bei zukünftigen Prozessoren vermindern. Intel Forscher fanden neue Materialien für das "Gate Dielektrikum" und "Transistor Gate" in Hochleistungs-Transistoren. Das Gate ist der Teil des Transistors, der bestimmt, ob der Transistor ein- oder ausgeschaltet ist und hier soll der neuartige Metallstoff zum Einsatz kommen. Das Gate Dielektrikum befindet sich als dünner Isolator unterhalb des Gates und wird nun aus high-k Material hergestellt. Im Vergleich zu Siliziumdiox, das während der vergangenen drei Jahrzehnte zum Einsatz kam, konnten die Forscher die Leckströme mit dem high-k Material um mehr als Faktor 100 reduzieren. Alle Transistoren verwenden einen Isolator, der als Gate Dielektrikum bezeichnet wird. In den vergangenen 30 Jahren setzte die Industrie das leicht herstellbare Siliziumdiox als Material für diesen wichtigen Transistorbestandteil ein. Intel verkleinerte die Dicke des Siliziumdiox als Gate Dielektrikum erfolgreich auf eine Dicke von 1.2 Nanometer (nm) - dies entspricht lediglich fünf Atomlagen. Mit dünnerer Siliziumdiox-Schicht nehmen die elektrischen Leckströme, die durch das Gate-Dielektrikum fließen, zu. Als Folge entsteht mehr Abwärme. Ein zweiter Teil der Lösung besteht in der Entwicklung eines Metall-Materials für das Gate zur besseren Verträglichkeit mit dem neuen high-k Gate Dielektrikum. Die Kombination aus dem high-k Gate Dielektrikum und dem Metall Gate führt zu einer drastischen Reduzierung der Leckströme bei gleichzeitig sehr hoher Transistor-Leistung. Intel plant die neuen Materialien als Teil des unternehmenseigenen 45nm Herstellungsprozesses ab dem Jahr 2007 einzusetzen. Das soll zu schnelleren und thermisch optimierten Mikroprozessoren führen. (jh)

Die Verlustleistung bei neuen, schnellen Prozessoren stellt ein großes Problem dar. Schon im Ruhezustand der CPU fließt ein sogenannter Leckstrom, der den Chip aufheizt. Mit zunehmender Anzahl von Transistoren auf einer immer kleiner werdenden Siliziumfläche summieren sich diese Ströme. Forscher von Intel wollen jetzt den Leckstrom mit neuen Materialien reduzieren und die Wärmeabgabe bei zukünftigen Prozessoren vermindern. Intel Forscher fanden neue Materialien für das "Gate Dielektrikum" und "Transistor Gate" in Hochleistungs-Transistoren. Das Gate ist der Teil des Transistors, der bestimmt, ob der Transistor ein- oder ausgeschaltet ist und hier soll der neuartige Metallstoff zum Einsatz kommen. Das Gate Dielektrikum befindet sich als dünner Isolator unterhalb des Gates und wird nun aus high-k Material hergestellt. Im Vergleich zu Siliziumdiox, das während der vergangenen drei Jahrzehnte zum Einsatz kam, konnten die Forscher die Leckströme mit dem high-k Material um mehr als Faktor 100 reduzieren. Alle Transistoren verwenden einen Isolator, der als Gate Dielektrikum bezeichnet wird. In den vergangenen 30 Jahren setzte die Industrie das leicht herstellbare Siliziumdiox als Material für diesen wichtigen Transistorbestandteil ein. Intel verkleinerte die Dicke des Siliziumdiox als Gate Dielektrikum erfolgreich auf eine Dicke von 1.2 Nanometer (nm) - dies entspricht lediglich fünf Atomlagen. Mit dünnerer Siliziumdiox-Schicht nehmen die elektrischen Leckströme, die durch das Gate-Dielektrikum fließen, zu. Als Folge entsteht mehr Abwärme. Ein zweiter Teil der Lösung besteht in der Entwicklung eines Metall-Materials für das Gate zur besseren Verträglichkeit mit dem neuen high-k Gate Dielektrikum. Die Kombination aus dem high-k Gate Dielektrikum und dem Metall Gate führt zu einer drastischen Reduzierung der Leckströme bei gleichzeitig sehr hoher Transistor-Leistung. Intel plant die neuen Materialien als Teil des unternehmenseigenen 45nm Herstellungsprozesses ab dem Jahr 2007 einzusetzen. Das soll zu schnelleren und thermisch optimierten Mikroprozessoren führen. (jh)

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