Chipmakers naderen grenzen technologie

7 reacties

Fabrikanten van halfgeleiders zullen op zeer korte termijn moeten gaan uitkijken naar een nieuw materiaal wat het nu gebruikte silicon kan vervangen. Deze uitspraak is gedaan door Stanley Meyers, hoofd van Semiconductors Equipment and Materials International (SEMI).

Met elke volgende stap in de productie van halfgeleiders worden fabrikanten gedwongen de chips zuiniger, sneller, kleiner en goedkoper te maken. De vooruitgang in dit proces wordt echter bedreigd door de fysieke eigenschappen van de op dit moment gebruikte materialen. Het is niet de eerste keer in de geschiedenis van halfgeleiders dat bedrijven op zoek zijn naar een nieuw materiaal. Tijdens de stap van 130nm naar 90nm, op dit moment het kleinste commercieel gebruikte proces, moest er ook al uitgekeken worden naar een manier om de kleiner wordende ruimte voor elektronenstromen goed te laten functioneren. Het antwoord voor dit productieprobleem was "strained silicon", oftewel "opgerekt silicium".

In strained silicon wordt er in plaats van alleen puur silicium een kleine hoeveelheid germanium toegevoegd, waardoor er een soort van "banen" worden gecreëerd. Door het gebruik van de combinatie germanicum-silicium kunnen elektronen op moleculair niveau makkelijker en sneller bewegen. Door het versnellen van deze stroom kunnen de transistors in de chips sneller van status wisselen, waardoor de algehele prestatie van de chip omhoog gaat, en het energieverbruik omlaag. Strained silicon zal dan ook worden gebruikt voor de volgende verkleiningen van chips, het 65nm en 45nm productieproces.

Voor processen kleiner dan 45nm zal er moeten worden uitgeweken naar andere materialen. De grootte is het voornaamste struikelblok, hoe kleiner de chips en hoe minder ruimte voor elektronen stromen, hoe groter de kans op lekkage. Met lekkage wordt in dit geval bedoeld de hoeveelheid elektronen welke de verkeerde kant opgaan of welke "ontsnappen" uit de gelegde banen. Lekkage veroorzaakt een hogere hitteontwikkeling, en verstoort de algehele prestatie van een chip. Het vinden van een geschikt vervangend materiaal is niet onmogelijk, volgens zowel Stanley Meyers van SEMI als Tim Mohin, hoofd ontwikkeling bij Intel. Tot op dit moment is er echter nog geen vervangend materiaal gevonden, en zal er voorlopig gebruik gemaakt worden van het strained silicon.

Naast het materiaal voor de gebruikte chips is er nog een andere bedreiging voor verdere verkleining van productieprocessen. Tijdens de productie van een chip moet er te allen tijde voorkomen worden dat andere ongewenste elementen zoals boron zich gaan verbinden met het silicium en germanium. Indien dit gebeurd is de chip meteen onbruikbaar, echter met de huidige technieken is het niet mogelijk dit te voorkomen op processen kleiner dan 45nm. Op het moment worden verkeerde moleculaire verbindingen voorkomen door het gebruik van water of chemicaliën, wat volgens Meyers niet meer mogelijk zal zijn.

Fabrikanten hebben echter nog een aantal jaren voordat er een definitieve vervanger gevonden moet worden. Intel is van plan om nog dit jaar over te gaan op het 65nm proces, en pas in 2007 over te stappen op 45nm. Toekomstplannen van de grootste chipfabrikant zijn dat er in 2009 chips kunnen worden gemaakt op 32nm, en in 2011 op 22nm. Meyers zelf verwacht dat er binnen vijf tot zes jaar een vervangend materiaal beschikbaar zal zijn, maar dat fabrikanten wel gezamenlijk fondsen beschikbaar moeten stellen voor onderzoek naar deze vervangende materialen. [nitraM]

Bron

  • Computerworld

    Bron: Computerworld

    « Vorig bericht Volgend bericht »
  • 0
    *