Nachgefragt: Markus Dilger
„Chips gehen in die dritte Dimension“

Das Handelsblatt sprach mit Markus Dilger, der die Forschungsabteilung bei Infineon Technologies in München leitet, über die Zukunft der Computer-Chips und die Grenzen der Entwicklung.

Jedes Jahr sehen wir grob gesagt eine Verdoppelung der Prozessor-Leistung. Wie lange kann das so weiter gehen?

Heute sehen wir, dass es zwar viele Herausforderungen bei der weiteren Verkleinerung und Verbesserung von Mikrochips gibt, aber das Moore'sche Gesetz, auf das Sie anspielen, wird in den nächsten Jahren nicht in Frage gestellt.

Wie kann man denn Mikrochips immer schneller machen?

Zum Beispiel durch die weitere Verkleinerung der Transistoren auf den Chips. Hierbei verwenden wir abbildende Verfahren, mit dem man die Silizium-Platte - den Wafer - belichtet. Hier arbeiten wir sehr viel feiner als früher. Dadurch können wir in wenigen Jahren Strukturen im Bereich von 45 Nanometern erzeugen. Das ist ein haarfeiner Pinsel im Vergleich zu den breiten Strichen, die wir heute mit 110 Nanometern auf die Siliziumplatten machen. Gleichzeitig arbeiten wir an Neuerungen, mit denen wir von flachen Transistoren weg kommen, hin zu solchen, die dreidimensional sind, so genannte FinFET-Transistoren mit mehreren Gates. Gates sind Schranken, die den Strom durch den Kanal des Transistors steuern und damit den Strom an- oder ausschalten. Mit diesem Bauelement kann man den Strom durch den Kanal mit mehreren Gates sehr gut steuern.

Was sollen denn diese Multigates bewirken?

Es geht bei Transistoren auf Chips immer darum, einen Stromimpuls durch Millionen winziger Schranken - die Transistoren - zu schalten. Bislang nutzen wir nur Schalter, die den Kanal von einer Seite absperren. Mit den neuen Bauelementen können wir den Stromfluss durch den Kanal durch mehrere Schranken oder Gates von vielen Seiten deutlich besser steuern.

Gibt es eigentlich eine Grenze, wie dicht man die Transistoren auf den Wafern anordnen kann?

Es wird schwieriger, weil es immer mehr Nebeneffekte gibt. Wenn Sie heute einen dichtgepackten Mikroprozessor mit Millionen Transistoren fertigen, gibt es den Effekt, dass ein Signal eines Transistors auch andere Transistoren beeinflusst.

Mit welchen neuen Herausforderungen sind Sie noch konfrontiert?

Zum Beispiel bei der Fertigung der Chipstrukturen, bei der kurzwelliges Licht die Strukturen per Dia auf der Siliziumoberfläche abbildet. Früher lagen die Strukturen so weit auseinander, dass die Wellenlänge des Lichtes deutlich kleiner war als die Strukturen selbst. Heute sind die Elemente, die wir fertigen, so winzig, dass sie sich im Bereich von 90 Nanometern bewegen. Die Wellenlänge zur Belichtung ist wesentlich größer, sie beträgt 193 Nanometer. Wir müssen also schon beim Design der Mikrochips - zum Beispiel durch den Einsatz von Simulationssoftware - überprüfen, inwieweit Streulicht stört und damit umgehen.

Welche Rolle spielen Nano-Bausteine beim Chip der Zukunft? Werden sie das Silizium als Grundelement ablösen?

Das wird noch eine ganze Weile dauern. Nanotubes und Nanoprozessoren werden wir in Produkten nicht in den nächsten fünf Jahre sehen. Silizium ist heute so lebendig wie noch nie. Die Möglichkeiten der derzeit üblichen so genannten CMOS-Technologie zum Chip-Design sind noch nicht ausgereizt. Erst war fraglich, ob es für die Signalübertragung in hochfrequenten Wellenlängen taugt, doch jetzt stellen wir auch Hochfrequenz-Bauelemente auf CMOS-Grundlage her. Damit lassen sich Bauteile günstiger anfertigen als mit teuren Spezialmaterialien wie Silizium-Germanium oder Galium-Arsenid. Man hat heute zudem gelernt, Siliziumstrukturen so zu gestalten, dass die Elektronen schneller durch sie hindurch flitzen. Dazu baut man Verzerrungen in die Siliziumkristallgitter ein. Diese "Strained Silicon"-Technologie ist ein Riesenthema für uns, aber natürlich auch für andere Hersteller wie Intel.

Die Fragen stellte Lars Reppesgaard.

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