Physikalische Grenze der Chip-Entwicklung

[chriscrosser]

sehr interessanter beitrag auf SPON (spiegel online)
Moore's Law: Die goldene Regel der Chiphersteller bröckelt - SPIEGEL ONLINE

 

[clancy688]

Das Problem ist nicht, dass wir mittlerweile bei einigen Atomen Breite angekommen sind. Das Problem ist, dass die Strukturen kleiner werden als die Wellenlängen des Lichts. Und mit Licht baut man diese Transistoren - das Siliziumsubstrat wird mit einer Chemikalie besprüht, dann unter einer Maske mit dem Layout des Chips belichtet, und anschließend werden die belichteten oder unbelichteten Teile mit einer Säure weggeätzt, während der unbelichtete oder belichtete Teil stehen bleibt.

Das kann man irgendwann nicht mehr machen, wenn die Wellenlänge von dem von dir benutzten Licht größer ist als die Struktur die du ätzen willst.

https://de.wikipedia.org/wiki/Fotolithografie_(Halbleitertechnik)

 

[biaaas]

Die Strukturgröße ist schon lange kleiner als die Wellenlänge des zur Belichtung benutzten Lichts. Aber du hast schon recht irgend wann ist Schluss und der nächste Lithographieschritt ist nicht mehr wirtschaftlich. Das ist aber nur ein Teil des Problems, das andere sind die Quanteneffekte die bei kleinen Strukturen wichtiger werden.
Steht aber sich so im Artikel...

 

[Autokiller677]

Das Problem ist nicht, dass wir mittlerweile bei einigen Atomen Breite angekommen sind. Das Problem ist, dass die Strukturen kleiner werden als die Wellenlängen des Lichts. Und mit Licht baut man diese Transistoren - das Siliziumsubstrat wird mit einer Chemikalie besprüht, dann unter einer Maske mit dem Layout des Chips belichtet, und anschließend werden die belichteten oder unbelichteten Teile mit einer Säure weggeätzt, während der unbelichtete oder belichtete Teil stehen bleibt.

Das kann man irgendwann nicht mehr machen, wenn die Wellenlänge von dem von dir benutzten Licht größer ist als die Struktur die du ätzen willst.

https://de.wikipedia.org/wiki/Fotolithografie_(Halbleitertechnik)

Nein, daran liegt es nicht (hauptsächlich). Aktuell sind es wirklich die Quanteneffekte, weil die Strukturbreiten zu klein werden.

Chipfertigung wird hauptsächlich mit ArF Excimer Lasern gemacht - Wellenlänge 192nm. Die Strukturgrößen sind schon fast 20 Jahre kleiner (gerstern noch über eine News von 2000 gestolpert, in der der 130nm Prozess als tolle Neuerung gepriesen wurde). Die konservative lambda/2 Abschätzung wird hier durch verschiedenste Maßnahmen ausgetrickst (Off-Axis Illumination, Doppelbelichtungen, Immersionslithographie uvm.).

157nm F_2 Laser hat man übersprungen, weil man nicht mehr in der Lage war stabile Linsen dafür herzustellen. Daher aktuell der Weg zu EUV mit ca. 13nm Wellenlänge. Hier gehen einige Spielereien wie Immersion nicht mehr, weil man nur noch mit Spiegeln und im Vakuum arbeiten kann. Aber rein von der Wellenlänge ist hier bis ca. 7nm ohne weiteres möglich (natürlich ist unglaubliche Präzision nötig, um den Strahl so genau zu platzieren etc. pp.), und auch hier findet man sicher wieder Tricks, um noch kleiner zu werden. Ansonsten gibt es noch Verfahren für Einzelanfertigungen (Elektronenstrahl etc.) die kleiner Auflösen können, aber aktuell für die Massenfertigung nicht geeignet sind.

Aber die Auflösung zu erreichen ist nur ein technisches Problem. Vielleicht muss ein neues Verfahren her (Nanoimprint? Wer weiß es schon) etc. aber physikalisch sind wir da noch nicht begrenzt.

 

[Digifrag]

Erklärt mal den Quanteneffekt wie dieser sich äußert. Wenn ich dran denke stelle ich mir vor das der elektrische strom Impuls den Nachbar strom beeinflußt weil die Wände zu dünn sind. Wird damit das gemeint?

 

[Autokiller677]

Nein, so simpel kann man in der Quantenmechanik nicht mehr argumentieren. Vor allem Tunnelströme werden hier ein Problem sein, wobei ich mich in dem Bereich nicht gut auskenne. Ich mache demnächst ein Praktikum dazu, bei dem ich einen Chip selber duch den Lithographieprozess begleite und Gates mit unterschiedlichen Dicken etc. charakterisiere. Letztlich wird es aber ein ganzer Haufen an ungewollten Effekten sein, der bei den Strukturgrößen zusammenkommt.

Und ganz am Ende kommt man einfach an die Grenze, dass man eben ein paar Atome braucht, um eine Leiterbahn zu bauen. Mit zwei Atomen Dicke oder so fließt dann einfach nicht genug Strom, wenn überhaupt.