Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Münchner Forscher sind der Chip-Zeit um zehn Jahre voraus

31.05.2002


Leiterbahnen aus Kupfer mit einer Breite von 40 Nanometern für den Einsatz auf Computerchips der Generation im Jahre 2010 sind bei Infineon bereits in ihrer Funktion bewertet worden.


Infineon verkleinert Kupferdrähte auf ein Tausendstel eines Haares


Infineon Technologies hat die Tür für noch leistungsfähigere Mikrochips aufgestoßen. Forschern des High-Tech-Unternehmens in München ist es gelungen, die Leiterbahnen zur Verbindung von Transistoren auf einem Chip auf bis zu 40 Nanometer (nm) zu verkleinern. Ein Nanometer ist der Millionste Teil eines Millimeters. Infineons schmalste untersuchte Leiterbahnen mit 40 nm entsprechen in etwa dem tausendstel Durchmesser eines Haares. Damit hat Infineon den Beweis erbracht, dass auch bei anhaltender Miniaturisierung von Chip-Strukturen nach dem so genannten "Moore’schen Gesetz" die elektrischen Anforderungen an die Transistor-Verdrahtungen mit heutigen Produktionsmethoden erfüllbar sind.

Gesetz der Chiptechnik: Mehr Transistoren, dünnere Leiterbahnen


Infineons Forschungsergebnisse in der Nanoprozesstechnik sind für die Halbleiter-Industrie ein wichtiger Meilenstein zur weiteren Erfüllung des Moore’schen Gesetzes. Diese These ­ 1965 vom Physiker und Mitbegründer der Intel Corporation Gordon E. Moore formuliert ­ sagt aus, dass sich Leistungsfähigkeit und die Anzahl der Transistoren auf einem Chip innerhalb von 18 Monaten jeweils verdoppeln. Aktuelle Gigahertz-CPUs (Central Processing Unit) der Pentium 4-Reihe mit einer Strukturbreite von 130 Nanometern tragen beispielsweise rund 100 Millionen Transistoren auf dem Prozessorplättchen. Damit das Gesetz von Moore ­ kontinuierlich fortgeschrieben im Entwicklungs-Fahrplan für Halbleiter (International Technology Roadmap für Semiconductors, ITRS) ­ auch künftig Bestand hat, sind ständig dünnere Leiterbahnen zwischen den einzelnen Transistoren notwendig.

Die erfolgreiche, elektrische Bewertung von Metall-Leitungen mit einer Breite von nur 40 Nanometern durch Infineon zeigt, dass sich bereits mit heutigen Mitteln Strukturgrößen zukünftiger Chip-Generationen herstellen lassen könnten, die laut ITRS erst im Jahr 2010 das Licht der Halbleiter-Welt erblicken sollen. Zur Bewertung mussten die Infineon-Forscher Neuland beschreiten, denn die Belichtungsgeräte in den modernsten Chip-Fabriken erlauben heute standardmäßig noch nicht die Erzeugung von Strukturgrößen unter 100 nm. Für kleinere Strukturen wie die 40-nm-Leiterbahnen aus Kupfer bedient sich Infineon der "Spacer"-Technik: Dabei werden zunächst aktuelle Lithografiegeräte für die Belichtungen zum Einsatz gebracht. Im Fertigungsprozess werden dann die erzeugten Grabenstrukturen in den Schichten auf den Silizium-Scheiben nachträglich durch chemische Prozesse verengt. So lassen sich mit Standard-Lithografiesystemen bereits heute Strukturen erzeugen, die in den Chip-Generationen von morgen auftreten werden ­ wenn auch in größerem Abstand voneinander.

Eine Frage der Stromdichte

Infineons Kupfer-Nanoleitungen mussten in den Labors strenge elektrische Anforderungen erfüllen. So wurden für die Bewertung und Beurteilung der Kupfer-Nanoleitungen dieselben Maßstäbe angelegt wie bei den heutigen Strukturgrößen. Neben der sehr wichtigen Wärmeableitung ist bei Chip-Verdrahtungen vor allem eine hohe Beständigkeit gegen Elektromigrations-Effekte wichtig. Hohe Stromdichten führen in metallischen Leitern dazu, dass die Atome (in diesem Fall Kupfer) im Leiter beweglich werden. Dieser Materialtransport im Leiter muss unter allen Umständen unterbunden werden, da er früher oder später unweigerlich zum Ausfall der Leiterbahn führt.

Die Infineon-Forscher "quälten" die Kupfer-Nanoleitungen in ihren Versuchen mit hohen Stromdichten und Temperaturen. Mit standardisierten, international anerkannten Testmethoden hat Infineon eine Lebensdauer (unter normalen Betriebsbedingungen) von etwa 100 Jahren für diese Leiterbahnen ermittelt. Damit ist für Kupferleiterbahnen in den Chips, die in etwa 10 Jahren produziert werden, eine ähnliche Lebensdauer zu erwarten, wie in den heute gefertigten integrierten Schaltungen. In ihren Versuchen erzielten die Experten von Infineon in den 40-nm-Strukturen kurzzeitig Stromdichten von bis zu 100 Millionen Ampere pro Quadratzentimeter. Zum Vergleich: In einem gewöhnlichen Netzkabel mit einem Querschnitt von 1,5 Quadratmillimetern (zugelassen für maximal 16 Ampere) würde bei gleicher Stromdichte ein Strom von über einer Million Ampere fließen.

Reiner Schönrock | Media Relations
Weitere Informationen:
http://www.infineon.com

Weitere Berichte zu: Leiterbahn Nanometer Stromdichte Strukturgrößen Transistor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Ein stabiles magnetisches Bit aus drei Atomen
21.09.2017 | Sonderforschungsbereich 668

nachricht Drohnen sehen auch im Dunkeln
20.09.2017 | Universität Zürich

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie