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Weltweite Herstellung von 450 mm Wafern erst 2020

Trotz der stetig steigenden Nachfrage nach Mikroprozessoren und integrierten Schaltkreisen wurde in der Herstellung seit etwa 15 Jahren mit Ausnahme von 3D- Transistoren keine bahnbrechende Innovation gemacht. Trotz der immer kleiner werdenden Strukturen bleibt die Größe der Wafer, der Siliziumscheiben auf denen die Chips hergestellt werden, immer gleich. Erst im Jahr 2020 rechnen Analysten mit einer hohen Verbreitung von einer neuen Wafer Größenklasse, den 450 mm Wafern.

1997 wurden die ersten 300 mm Wafer gefertigt, heute ist dies die Standardgröße für jegliche Applikationen. Da die Wafer auf monokristallinen Kristallen geschnitten werden, die für die Runde Form verantwortlich sind, sinkt der Verschnitt je größer die Wafer sind. Gleichzeitig lassen sich auf größeren Wafern mehr Chips unterbringen und auch die Qualitätsschwankungen innerhalb von Serien kann so gesenkt werden.

Warum gibt es dann also noch keine 450 mm Wafer? Mit einer Dicke von gerade einmal 0,775 mm gehören die 300 mm Wafer schon zu den stärksten Wafern , verglichen mit einem der 100mm Wafer was auf eine Dicke von 0,525 mm kommt. Je größer die Scheibe, desto eher neigt sie dazu, sich im Nanometerbereich durchzubiegen – womit sie für die Produktion von Hochleistungselektronik in 30 oder 40 nm absolut unbrauchbar wird. Ein größerer Wafer steigert somit die Ausbeute pro Wafer, senkt aber die Anzahl der Wafer pro Kristall da die einzelnen Scheiben dicker ausfallen müssen. Schon 2008 lagen die Produktionskosten eines 90 nm Wafers mit einem Durchmesser von 200 mm (Pentium D, AMD Athlon X2 6000+) bei etwa 850 US-Doller pro Scheibe. Aus dieser ließen sich dann wenige hundert Chips herausschneiden, was in entsprechend hohen Kosten resultierte.

Ab 2015 rechnet man mit dem ersten Prototyping von den größeren 450 mm Wafern, welche die Ausbeute und Fertigungskosten deutlich verbessern werden. Technologisch plant Intel gemäß seinem Tick-Tock Modell, welches eine Halbierung der Transistorgröße alle zwei Jahre vorsieht, ab 2015 erste Chips auf 11 nm(!) Basis zu produzieren. Die einzelnen Transistoren eines Mikroprozessors trennen dann nur noch wenige Atomlagen – die Technologie ist bald ausgereizt. Ob die führenden Halbleiterhersteller ihren ehrgeizigen Zeitplan in dieser Form einhalten können oder man zu anderen Techniken wie Kohlenstoff-Nanoröhrchen übergehen wird, liegt noch in „ferner Zukunft“. Wer mehr über die Herstellung von Halbleiterwerkstoffen und Produkten erfahren möchte, der findet hier weiterführende Informationen.

Quelle: Wikipedia, Halbleiter.org, VR-Zone

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