Intel setzt auf 90-nm-Technologie
Kleine Strukturen für große Leistung

Der steigende Leistungshunger von Betriebssystemen und Programmen verlangt schnellere Rechner und damit auch schnellere Prozessoren. Mit kleineren Strukturen wollen die Chiphersteller physikalischen Probleme, wie Hitzeentwicklung, Stromverbrauch und Betriebssicherheit, in Griff bekommen.

hiz DÜSSELDORF. Mit der neuen 90-Nanometer-Technologie für die neuste Generation der Pentium 4 Prozessoren von Intel können auf der gleichen Fläche mehr als doppelt so viele Schaltelemente untergebracht werden, wie bisher. So sollen die Prozessoren auch zukünftig stetig schneller werden und den Leistungshunger moderner Programme stillen. Die Realisierung solcher Fortschritte ist jedoch teuer: Allein der Chip-Primus gibt jährlich 4,8 Milliarden Dollar für Forschung und Entwicklung aus.

Grund für den intensiven Forschungsdrang liegt in den physikalischen Eigenschaften der Werkstoffe, denen sich die Chip-Produzenten stellen müssen. Ein Mikroprozessor besteht aus Millionen von winzigen Schaltern, den Transistoren. Es handelt sich dabei um so genannte Halbleiter-Bauteile, die je nach angelegter Spannung Strom durch lassen oder sperren – ähnlich einem elektronischen Relais. Die Geschwindigkeit, mit der zwischen dem leitenden und dem isolierend Zustand umgeschaltet werden kann, bestimmt die letztlich die Taktrate und damit die Rechengeschwindigkeit eines Computers. Die Änderung des elektrischen Verhaltens wird im Prinzip durch Zustandsänderungen der Elektronen erreicht. Dabei gilt: je weniger Atome involviert sind, also je kleiner die Strukturen sind, desto schneller schalten die Transistoren

Die Transistoren werden durch chemische Prozesse auf Siliziumscheiben, den so genannten Wafern, erzeugt. Diese Verfahren funktionieren aber nur, wenn das Halbleitermaterial des Wafers absolut rein ist. Bei den heute üblichen Silizium-Scheiben mit 300 mm Durchmesser ist das sehr unwahrscheinlich. Auf dieser relativ großen Fläche finden sich immer einige wenige Verunreinigungen. Werden also auf so einem Wafer die Chips angelegt, so sind alle die, die auf einer Verunreinigung sitzen, Ausschuss-Ware und werden aussortiert. Hinzu kommt, dass mit der Größe eines einzelnen Schaltkreises auch die Wahrscheinlichkeit steigt, dass dieser wegen einer Verunreinigung nicht funktionsfähig ist. Die Miniaturisierung bringt den Chipherstellern somit auch Produktions-Vorteile.

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