Ein bestückter Test-Wafer vom Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM), dessen Chipstapel in der dritten Dimension mit Kupfer durchkontaktiert sind. Foto: Nino Halm für das Fraunhofer IZM
Top-Mikroelektroniker aus aller Welt diskutieren über die dritte Dimension, Chiplets und digitale Wollmilchsäue
Dresden, 13. Januar 2020. Die sächsische Landeshauptstadt ist demnächst der Gastgeber für ein hochkarätig besetztes Mikroelektronik-Gipfeltreffen. Manager, Technologen und Physiker internationaler Halbleiterfirmen treffen sich vom 27. bis 29. Januar 2020 zum „Semi 3D & Systems Summit“ im Dresdner Hilton-Hotel. Sie wollen dort über neue Wege diskutieren, Chips dreidimensional zu bauen und hybrid mit Sensoren und anderen Bauteilen zu vernetzen. Der globale Mikroelektronikverband „Semi“ als Veranstalter erwartet unter anderem Vertreter von Intel, TSMC, Infineon, ASML, Globalfoundries, CEA-Leti, Huawei und anderen Branchengrößen.
Umdenken in der Halbleiter-Branche
Hintergrund des Gipfels ist ein Umdenkprozess in der Branche, der derzeit zu neuen Lösungen führt. Denn wegen immens steigenden Kosten und technologischen Problemen ist ein „Weiter so wie früher“ für die Halbleiterindustrie nicht mehr möglich – selbst Riesen wie der US-amerikanische Marktführer Intel geraten inzwischen darüber ins Straucheln. Auf der einen Seite gibt es eine starke Marktnachfrage für immer schnellere und spezialisierte Logikchips, die zum Beispiel sprachgesteuerte digitale Assistenten in Smartphones oder die Künstliche Intelligenz in autonom fahrenden Autos steuern. Auch sind für viele neue mobile Geräte universelle Wollmilchsäue gefragt, die Chip, Datensender und Sensor-Phalanx in einem sind – und dabei ganz wenig Strom verbrauchen sollen. Früher haben die Halbleiterfabriken dann einfach auf Chips mit kleineren Strukturen umgesetzt. Dabei sind aber immer mehr physikalische Grenzen zu überwinden, zudem kosten dafür geeignete Fabriken inzwischen zweistellige Milliarden-Beträge.
Autonom fahrende Autos sollen Unfälle mit Fußgängern mit KI-Hilfe vermeiden. Dafür brauchen die Autos entweder sehr viel oder hochspezialisierte Rechenkraft. Grafik: Nvidia
Ein Ausweg sind Chiplets statt monolithischer Prozessoren
Daher sind Unternehmen wie AMD, die längst keine eigene Fabriken mehr haben, neuerdings auf sogenannte Chiplets umgestiegen: Das sind Chip-Bausteine, die bei verschiedenen Auftragsfertigern produziert werden – je nachdem, wer was zu welchem Preis beherrscht – und die dann zum Schluss zu einem Hochleistungs-Coomputerchip zusammengesetzt werden. Diese Strategie ist bisher sehr erfolgreich. Andere Unternehmen stapeln aber auch Chips, Sensoren, Mikrosender und andere Bauteile übereinander und kontaktieren sie dann senkrecht durch. Diese dreidimensionalen Chipstrukturen sind stark im Kommen – und auch eine Spezialität von Dresdner Firmen und Fraunhofer-Forschern.
Auf der Konferenz wollen die Branchenvertreter aus dem In- und Ausland nun diskutieren, wie sich 3D-Chips noch effektiver verbinden lassen, welche Chancen solche Bausteine im „Internet der Dinge“ und für den neuen 5G-Mobilfunk haben, welche neuen Belichtungs-Techniken dafür nötig sind, welche Chip-Bauformen sich demnächst durchsetzen und wie sich ganze elektronische Systeme in einem Chipgehäuse unterbringen lassen.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen. Semi, Oiger-Archiv, Fraunhofer-IZM
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