Chip-Allianz unter Führung von IBM erreicht bedeutenden Leistungssprung im Halbleiterbereich: Energieeinsparungen durch High-K/Metal-Gate-Material

IBM hat in Verbund mit den gemeinsamen Entwicklungspartnern Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. (Chartered), Freescale Inc., Infineon Technologies AG, Samsung Electronics Co., Ltd. (Samsung), STMicroelectronics N.V. und Toshiba Corporation bekannt gegeben, dass diese Chip-Allianz gemeinsam signifikante Leistungssteigerungs- und Energieensparergebnisse gegenüber bisherigen Chipindustrie-Standards erreicht hat. Dies geschieht durch den Einsatz eines Materials, das sich „High-k/Metal Gate" (HKMG) nennt. Eingesetzt wird es in der IBM 300-Millimeter-Halbleiter-Wafer-Fabrik in East Fishkill im Staat New York, USA. Mit dem jetzt erzielten Durchbruch wird die Technologie für erste Kundenprojekte einsatzbereit. Kunden können jetzt diese Niedrigenergie-Foundry-Technologie einsetzen für die Entwicklung eigener Elektronikprodukte mit einem besonders gutem Verhältnis aus erreichbarer Leistung und niedrigem Energieberbrauch.

Bei den HKMG-Testschaltkreisen und -Testchips konnten folgende, signifikante Leistungs- und Energieverbrauchsverbesserungen beobachtet werden: Die Chip-Allianz schätzt die Leistungsverbesserungen in der 32-Nanometer-Technologie auf bis zu 35 Prozent gegenüber 45-Nanometer-Schaltkreisen, die bei gleicher Betriebsspannung arbeiten. Der Stromverbrauch kann dabei um bis zu 30 bis 50 Prozent reduziert werden, je nach Betriebsspannung. Die Tests wesentlicher Elemente bei den Probechips gegenüber Standardmikroprozessoren haben dabei auch Leistungsverbesserungen um bis zu 40 Prozent im Vergleich zu konventioneller (Poly/SiON)-Technologie bei gleichen Grössendimensionen ergeben.

Die Common-Platform-Allianzpartner – IBM, Chartered und Samsung – sind die ersten Unternehmen in der OEM-Foundry-Branche, die HKMG-Technologie in der 32-Nanometer-Technologiegeneration einzusetzen planen. Ein 32-Nanometer-Design-Enablement-Paket auf Niedrigenergiebasis wird jetzt verfügbar, mit vollkompatiblen Basisregeln für die Übertragbarkeit in die zukünftige 28-Nanometer-Technologie. Machbarkeitsstudien zu HKMG-Geräten zeigen, dass der Prozess möglicherweise bis zu einer 22-Nanometer-Generation weitergeführt werden kann. Damit wird erkennbar, dass Leistungsverbesserungen aus der HKMG-Technologie auch in künftigen Technologiegenerationen einfließen kann.

Bereits am 29. Januar 2007 haben IBM und Chip-Allianz-Forschungspartner, inklusive Sony und Toshiba, die High-k/Metal-Gate-Innovation als eine mögliche Basis für eine lang gesuchte Verbesserung des Transistors bekannt gegeben. Der Transistor ist der winzige An-/Aus-Schalter, der als Basisbaustein für praktisch alle Mikrochips heute fungiert. Der Einsatz von High-k/Metal-Gate-Material in einem wichtigen Bestandteil des Transistors, der die primäre An/Aus-Schaltfunktion steuert, hat die Entwicklung der 32-Nanometer-Chipschaltkreise in kleinerer Dimension und in energieeffizienterer Weise ermöglicht als bisher möglich.