IBM und 3M ebnen Weg für "Silizium-Skyscrapers"

IBM und 3M planen, eine neue Materialklasse zu entwickeln, die es erstmals möglich machen kann, kommerzielle Mikroprozessoren zu bauen, die aus Lagen mit bis zu 100 separaten Chips bestehen.

Ein solches "Stacking" könnte ein wesentlich höheres Integrationsniveau bei IT-Systemen und Konsumerelektronik ermöglichen. Prozessoren könnten künftig sehr eng mit Hauptspeicher- und Netzwerkkomponenten zu einem Siliziumbaustein verbunden werden, der Chips bis zu tausendmal schneller machen könnte als die heutigen schnellsten Mikroprozessoren. Dies könnte zu wesentlich leistungsfähigeren Smartphones, Tablets, Computern und Spielekonsolen führen.

Das Ergebnis dieser Arbeit könnte die heutigen Bemühungen, Chips in die dritte Dimension zu bringen, beflügeln. Diese Anstrengungen werden als 3D-Packaging oder 3D-Integration bezeichnet. Die gemeinsame Forschung greift an einigen der schwierigsten technischen Herausforderungen an, die beim Übergang der Branche auf echte 3D-Chipformen auftreten. Deswegen werden beispielsweise neue Arten von Klebern benötigt, die Hitze effizient durch einen dicht gepackten Chipstapel abführen und von wärmeempfindlichen Bauteilen wie logischen Schaltkreisen fernhalten können.

"Heutige Chips, auch solche mit 3D-Transistoren, sind de facto 2D-Chips mit noch immer sehr flachen Strukturen", sagt Bernard Meyerson, VP Research, IBM. "Unsere Wissenschaftler beabsichtigen, Materialien zu entwickeln, die es uns erlauben, sehr hohe Computerleistungen in einne neuen Formfaktor zu bringen - den "Silizium-Skyscraper". Wir glauben, dass wir den jetzigen Status im Bereich Packaging weiterentwickeln und dabei eine neue Klasse an Halbleitern schaffen können, die höhere Geschwindigkeit und mehr Möglichkeiten bereitstellt, bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch. Dies sind Schlüsselanforderungen vieler Hersteller, besonders der Anbieter von Tablets und Smartphones."

Ziel: Verbindung gesamter Wafer

Viele Halbleitertypen, inklusive derer für Server und Spielekonsolen, benötigen heute Packaging- und Verbindungstechniken, die nur bei einzelnen Chips angewendet werden können. 3M und IBM planen die Entwicklung von Klebern, die für gesamte Siliziumwafer verwendet werden können und dabei hunderte oder tausende von Chips auf einen Schlag beschichten. Die heutigen Prozesse dagegen sind vergleichbar mit einem Schritt-für-Schritt-Prozess pro individuellem Chip.

Im Rahmen der Vereinbarung wird IBM Expertise in der Entwicklung von Halbleiterpackaging-Prozessen einbringen, 3M bringt seine Expertise in der Entwicklung und Herstellung von adhäsiven - klebenden - Materialien ein.