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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.

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Kommentare (7)

#1
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Registriert seit: 07.03.2005

Admiral
Beiträge: 11456
So verwenden also ultraviolettes Licht in einem Vakuum für den Zirkus.
Dies macht die EUV-Lithografie auch extrem teuer, so dass die Hersteller so lange wie möglich versuchen bei der alten Technik zu bleiben.

Wird dann wohl so sein das wir 14nm oder 10nm ewig lang haben werden wie 28nm,s bei GPU,s.
#2
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Registriert seit: 14.04.2007
Euskirchen, NRW
AMD-Fanboy
Beiträge: 24698
hat weniger was mit der Lithografie zu tun, eher mit der Isolierung ;) die ist jetzt schon teilweise nur 1-2 Atome dick, viel weniger geht irgendwann nicht mehr
#3
Registriert seit: 19.03.2006

Obergefreiter
Beiträge: 124
@Naennon: Ein bisschen mehr ists schon noch...

Zum Artikel: Auch 193nm sind bereits deutlich im UV-Bereich.
#4
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Registriert seit: 21.05.2007

Kapitän zur See
Beiträge: 3964
Zitat Naennon;23656872
hat weniger was mit der Lithografie zu tun, eher mit der Isolierung ;) die ist jetzt schon teilweise nur 1-2 Atome dick, viel weniger geht irgendwann nicht mehr


es geht schon, sie bringen verbesserungen nur immer zeitweise raus, also wirds noch 10 Jahre dauern.
#5
Registriert seit: 27.06.2015

Gefreiter
Beiträge: 41
"Intel hingegen ist auf eine kosteneffiziente Fertigung aus ..."

das ist für Intel ganz besonders erstrebenswert, um die Margen zu halten vor dem Hintergrund möglicherweise auftauchender Mengenprobleme bei volatilen Stamm-Märkten.
Denn was man bei den produzierten Kosten versenkt hat, ist im Verkauf schwer wieder hereinzuholen. Daher richtig relative Kostenvorteile der Immersionslithographie
solange halten wie es geht. Aber ohne den Anschluss bei EUV zu riskieren.
#6
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Registriert seit: 24.03.2008
Heidelberg
A glorious mess!
Beiträge: 4845
Ein abzusehener Schritt seitens der Hersteller. Das EUVL der zukünftige Weg ist, war ja auch schon länger bekannt.
Chips mit 20Milliarden Transistoren wären aber schon eine Hausnummer :)
#7
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Registriert seit: 21.01.2003
Hüttlingen
Kapitänleutnant
Beiträge: 1874
Wäre interessant zu wissen mit welchem ASML/Zeiss EUV System die Chips erstellt wurden, wahrscheinlich ein 3100er.

Aber bis diese Systeme wirklich Chips Massen herstellen werden noch locker 5 Jahre ins Land gehen.
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