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Prozessoren - Fertigung im nm-Bereich
Bei der Herstellung von Prozessoren werden die Strukturen des Chips bzw. des Wafers immer mehr verkleinert, sodass einerseits eine noch größere Anzahl von Transistoren auf kleineren Flächen Platz finden und andererseits die Wärmeentwicklung bei geringerem Stromverbrauch vermindert werden kann. Mit den derzeitigen Technologien sind Strukturierungen unter 20 Nanometer Breite durchführbar(1 Nanometer [1nm] = 1 Millionstel Millimeter).
Zur Übertragung der Strukturen auf den Chip werden u.a. folgende Methoden angewendet:
[1] Optische Lithographie: Über eine Fotomaske werden die Strukturen auf einen lichtempfindlichen Fotolack auf dem Wafer projiziert. Grenzen setzt die Wellenlänge des Lichtes (90nm, 65nm);
[2] Immersion-Lithography: Um kleinere Strukturen (32nm) herstellen zu können, wird zwischen Projektionslinse und Wafer eine Flüssigkeit mit speziellem Brechungsindex dazwischen geschaltet:
[3] Double-Patterning-Verfahren: Durch zweimalige Belichtung des Wafers wird die Strukturbreite, meistens in Kombination mit der Immersion-Lithography, halbiert (zB 45nm -> 22nm)
[4] EUV-Lithografie: Wellenlängen um UV-Bereich erzeugen im Vakuum durch Spiegel noch kleinere Strukturen (22nm, 16nm)
[5] Elektronenstrahl- und Ionenlithografie: Parallele, fokussierte Ionenstrahlen (Teilchenstrahlen) erzeugen Leitungen unter 20nm;
[6] Nano-Imprint-Lithografie: Anstatt Licht oder Strahlung wird ein Prägeverfahren eingesetzt, mit dem theoretisch Strukturen bis unter 6nm erzeugt werden können.
Beispiele:
[7] 90nm: ab 2003;
[8] 65nm: ab 2005;
[9] 45nm: ab 2007 (zB AMD quad-core Shanghai Opterons);
[10] 32nm: ab 2009 (zB Intel Core i7 980x Processor Extreme Edition);
[11] 22nm: ab 2011 |
