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IBM fertigt ersten Test-Chip in 7 nm

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ibm 2014Das mooresche Gesetz besagt, dass sich die Komplexität integrierter Schaltkreise mit minimalen Komponentenkosten regelmäßig verdoppelt. Immer wieder wird vorausgesagt, dass dieses Gesetz irgendwann an Gültigkeit verlieren wird oder muss, da die Grenzen der Physik bei der Fertigung von Chips nicht mehr weiter nach hinten geschoben werden können.

Nun hat IBM die Grenzen aber vermutlich etwas weiter nach hinten bzw. in die Zukunft geschoben, denn in einem experimentellen Verfahren wurde ein Chip in einem 7-nm-FinFET-Prozess hergestellt. IBM hat diese Anstrengungen aber nicht alleine getätigt, denn mit beteiligt waren Globalfoundries, Samsung und das College of Nanoscale Science and Engineering der State University of New York Polytechnic Institute.

IBM 7-nm-FinFET-Prozess
IBM 7-nm-FinFET-Prozess

Dazu wurde die EUV-Lithografie verwendet. Dieses verwendet ein Fotolithografie-Verfahren, das elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 13,5 nm (91,82 eV) verwendet. Aktuelle Fertigungsverfahren arbeiten mit 193 nm und damit noch nicht im ultravioletten Bereich des Lichtes, was zusätzliche Herausforderungen beinhaltet. So wird ultraviolettes Licht bereits in der Luft absorbiert, so dass selbst die Belichtung in einem Vakuum stattfinden muss. Diese zusätzliche Komplexität macht die EUV-Lithografie auch extrem teuer, so dass die Hersteller so lange wie möglich versuchen bei der Immersionslithografie zu bleiben. IBM gilt bei der EUV-Lithografie aber als Vorreiter und will sich in dieser Hinsicht auch eine Spitzenposition erarbeiten. Intel hingegen ist auf eine kosteneffiziente Fertigung aus und will seinen 10- und 7-nm-FinFET-Prozess noch weiterhin mit der Immersionslithografie ermöglichen.

IBM 7-nm-FinFET-Prozess
IBM 7-nm-FinFET-Prozess

IBM will aber nicht nur für den Abstand des Gates eines Transistors ein neues Niveau erreichen, sondern auch beim Abstand zwischen den Transistoren. Aktuell liegt dieser sogenannten Transistor Fin Pitch bei etwa 42 nm. IBM strebt beim 7-nm-FinFET-Prozess Abstände von 30 nm an. Damit ließe sich die Packdichte noch weiter vergrößern.

IBM 7-nm-FinFET-Prozess
IBM 7-nm-FinFET-Prozess

Mit dem 7-nm-FinFET-Prozess will IBM Chips möglich machen, die bis zu 20 Milliarden Transistoren enthalten. Zum Vergleich: AMDs "Fiji"-GPU auf der Radeon R9 Fury X (Hardwareluxx-Artikel) kommt auf 8,9 Milliarden Transistoren und auch NVIDIA hat mit dem GM200 der zweiten "Maxwell"-Generation auf der GeForce GTX Titan X (Hardwareluxx-Artikel) und GeForce GTX 980 Ti (Hardwareluxx-Artikel) bei 8 Milliarden Transistoren ein echtes Schwergewicht in der Fertigung bei TSMC. Intel ist mit "Knights Landing" und ebenfalls 8 Milliarden Transistoren auf gleichem Niveau.