Halbleiter: Ist bei 11 nm Schluss?

Auf der Semiconductor Conference in Dresden sprach Prof. Johann Bartha von der TU Dresden über das Ende der Strukturbreiten. In einem Interview erläutert Prof. Barhta seine Sicht der Dinge und warum Elektronik zu billig ist.

Herr Prof. Bartha, in Ihrem Vortrag haben Sie über das Ende der Strukturbreiten gesprochen. Wo liegen diese Grenzen aus heutiger Sicht?

Wenn man in die Strukturbreite der De-Broglie-Wellenlänge eines Elektrons kommt, dann wird es schwer, die Elektronen noch in einem Potentialtopf einzusperren. Im Moment dürften 11 nm Strukturbreite das sein, was lithografisch herstellbar ist. Das Gate des Transistors ist dann nur noch 5 nm groß. Wahrscheinlich ist das auch eine praktische physikalische Grenze. Ich denke, dass sich das Bauteil nicht mehr sehr viel weiter verkleinern lässt.

Dann ist das Mooresche Gesetz also nicht mehr gültig?
Doch, die Anzahl der Komponenten lässt sich weiterhin erhöhen aber nicht mehr durch eine Verkleinerung der Struktur. Der nächste Schritt wäre dann die 3D-Integration von Schaltkreisen.

Gibt es noch andere Alternativen?
Da fällt mir momentan keine ein. Selbst wenn man kleinere Elemente zum Schalten als den Transistor liefern kann, wird man immer in der Zwickmühle sein, dass die untereinander elektrisch verbunden werden müssen. Und für diese Verbindungsstrukturen ist Platz nötig. Dieser Platz wird irgendwann größer sein als der Schalter selbst. Dann bringt auch eine Verkleinerung des Schaltkreises nichts mehr. Im Moment ist schon zu beobachten, dass die Schaltzeiten durch die Verdrahtung begrenzt sind. Dazu wird mittlerweile schon Kupfer verwendet, man könnte theoretisch auch noch auf Silber umsteigen, um ein paar Prozent mehr rauszuholen, aber das ist kein praktikabler Weg. Nutzen und Aufwand sind da zu weit auseinander.

Kann das Mooresche Gesetz dann noch Bestand haben?
Das war vielleicht ein bisschen zu pessimistisch. Die Vergangenheit hat gezeigt, dass Probleme bewältigt wurden, die vorher für unlösbar galten. Zum Beispiel die Lithografie. In den Achtzigerjahren dachte man noch, dass dieses Verfahren dann am Ende ist, wenn die Strukturgrößen kleiner als die Wellenlänge des verwendeten Lichtes sind. Bei den heutigen Strukturgrößen sind wir weit unter dieser Grenze angelangt. So gesehen stimmt das ganz optimistisch, dass Dinge, für die es heute keinen Ausweg zu geben scheint, später gelöst werden.