Research@Intel Day: Durchbruch bei Immersionslithografie?

Einen vielfältigen Ausblick in die Welt von morgen gewährte Intel beim jährlichen »Research@Intel Day« im historischen Computermuseum von Mountain View, Kalifornien: Präsentiert wurden etwa 40 Projekte und Konzepte zu Themen wie Stromspar-Technologien, 3D-Internet und Internet-Infrastruktur.

Zudem stellte Intel eine Technik vor, mit der Internet-Nutzer im Web gefundene Informationen auf Richtigkeit und Verlässlichkeit überprüfen können.

Ein erstes Highlight präsentierte Intel-CTO Justin Rattner, als er ankündigte, dass die neue Plattform Moorestown für Atom-basierende Systeme bis zu 50x weniger Energie aufnehmen wird als die aktuelle Menlow-Plattform.

Des Weiteren wurde verkündet, dass man die 193-nm-Immersionslithografie zumindest schon im Labor auf 15 nm herunterbringen konnte. Dabei wird offensichtlich auch eine modifizierte Form des Double-Patterning-Verfahrens herangezogen. Dazu wird ein Wafer zweimal belichtet.

Zunächst wird eine Struktur mit der maximal erreichbaren optischen Auflösung aufgebracht (z. B. mit 45 nm Strukturbreite), danach die Position des Wafers um die halbe Auflösung verändert (22 nm) und anschließend eine zweite Struktur projiziert. Die Positioniergenauigkeit der Wafer-Stepper reicht für diesen Prozess aus, durch die wiederholte Belichtung erhöhen sich aber die Prozesszeiten. Bisher schienen diese Strukturgrößen der EUV-Lithografie vorbehalten.

Diese Form (Extreme Ultra Violet) soll Wellenlängen um 13,5 nm nutzen, um Strukturen zwischen 24 nm und kleiner zu erzeugen. Die Systeme müssen dafür vollständig im Hochvakuum betrieben werden, und die Strahlung kann nicht mehr durch Linsen, sondern nur durch Spiegel gelenkt werden. Bei 13 nm gibt es keine transparenten Materialien mehr, und auch Gase jeder Art würden die Strahlung stark absorbieren. Eine für die Produktion geeignete Hochleistungsstrahlungsquelle ist jedoch noch nicht verfügbar.

Für seine 45-nm-Produkte nutzt Intel heute die »trockene« 193 nm-Litografie, zur Einführung der 32 nm-Strukturgrößen soll dann auf die Immersionslithografie gewechselt werden. Diese entspricht im Wesentlichen der Projektionsbelichtung, mit dem Unterschied, dass zwischen Projektionslinse und Fotolack ein brechendes Medium (z.B. Reinstwasser) gebracht wird, um die Grenzen der Abbildungsgenauigkeit durch die erhöhte Brechzahl des Mediums zu verbessern. Diese Technik wurde 2005 erstmals in der Massenproduktion eingeführt. Hier kamen auch erstmals Spiegellinsenobjektive zum Einsatz.

Bei 22 nm wird dann nach Intels Plänen auf Double-Patterning umgestellt (je nach Schicht könnten sogar unterschiedliche Verfahren zum Einsatz kommen), bei 16 nm könnte dann EUV folgen.

Ein wassergekühlter 80-Core-Prozessor, der mit 6,26 GHz betrieben wurde, erreichte erstmals eine Rechenleistung von 2 Tera-Flops. Die dabei aufgenommenen 180 W kann man sogar noch als moderat bezeichnen, wenn man die TDP der heute verkauften PC-Prozessoren ansieht und die enormen Leckströme berücksichtigt, die bei derartigen Taktfrequenzen auftreten. Ob man diesen Prototypen jedoch jemals in Serie sehen wird, darf bezweifelt werden.