Der Transistor ist der winzige Ein/Aus-Schalter, der als Basisbaustein praktisch aller heutigen Mikrochips fungiert. In Zusammenarbeit mit AMD und Entwicklungspartnern Sony und Toshiba gelang es dem Unternehmen, einen wichtigen Bestandteil des Transistors mit einem neuen Material herzustellen. Dies eröffnet den Weg zur Entwicklung von neuen Computerschaltkreisen, die kleiner, schneller und energieeffizienter sein können als bisher für möglich gehalten wurde. Ebenso wichtig ist, dass die Technologie in vorhandene Chipherstellungslinien integriert werden kann, wobei nur minimale Änderungen bei den gegenwärtigen Produktionsanlagen- und -prozessen nötig sind. Damit wird auch ein ökonomisch gangbarer Weg eingeschlagen.
Einsatz bei der Chipherstellung ab 2008
Dieser Durchbruch hat voraussichtlich weit reichende Folgen, die zu Verbesserungen bei elektronischen Systemen aller Art führen können, bei Computern wie auch bei Verbraucherelektronik. IBM hat die neue Technologie in ihre aktuelle Halbleiterfertigungsstätte in East Fishkill, NY, USA, eingeführt und wird sie bei der Herstellung von Chips der 45-Nanometer-Generation ab 2008 einsetzen.
Ergebnis von 10 jahren Forschung
«Bis jetzt gab es für die Chipindustrie ein großes Hindernis hinsichtlich der Frage, wie weit sich jetzige Technologie weiter einsetzen lässt», sagt Dr. T.C. Chen, Vice President Science and Technology, IBM Research. «Nach mehr als zehn Jahren Forschungsaufwand haben wir jetzt einen Weg vorwärts gefunden. Dieser Durchbruch wird Anwendern in vielerlei Hinsicht nützen angesichts der Tatsache, wie umfassend Chiptechnologie heute in unser alltägliches Leben hineinreicht.»
Bessere Leistung, kleinere Dimension
Die Technologie, genannt «high-k metal gate», bringt ein neues Material in einen wichtigen Bestandteil des Transistors ein, der die primäre Ein/Aus-Schalterfunktion steuert. Das Material bietet überlegene elektrische Eigenschaften im Vergleich zu seinem Vorgänger und verbessert die Transistorleistung. Gleichzeitig können die Dimensionen des Transistors weiter verkleinert werden.
«Mooresches Gesetz» bleibt intakt
Der Einsatz des neuen Materials kann es der Chipindustrie ermöglichen, weiter auf dem als «Mooresches Gesetz» bekannten Weg voranzuschreiten – dem Axiom der Chip-Industrie, das eine Verdopplung der Anzahl der Transistoren auf einem Chip alle 12 bis 18 Monate und damit eine entsprechende Erhöhung der Chipleistung und -funktionen voraussagt. Die Halbleiterindustrie war bisher in der Lage, dieses Tempo im Entwicklungsfortschritt über Jahrzehnte hinweg beizubehalten. Mittlerweile werden aber die Grenzen gegenwärtiger Technologie erreicht, weshalb bereits eine Verzögerung bei zukünftigen technischen Fortschritten drohte.
Bisherige Produktionsanlagen und -Prozesse können weiter genutzt werden
Genauso wichtig wie das neue Material selbst ist die Methode, wie es in gegenwärtigen Herstellungstechnologien eingeführt werden kann. Die Schaffung der neuen Transistorkomponente mit dem neuen Material wurde vom IBM Team ohne grössere Veränderungen bei Produktionsanlagen und -prozessen erreicht – ein wesentliches Element, damit die neue Technologie betriebswirtschaftlich einsetzbar wird. Basisarbeiten, die zu diesem Entwicklungsdurchbruch geführt haben, wurden von IBM in wissenschaftlichen Magazinen veröffentlicht und auf Chip-Technologiekonferenzen präsentiert. IBM plant, die Zusammenfassung der Ergebnisse demnächst an einer Fachkonferenz zu veröffentlichen.
(IBM/mc/hfu)