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Interview mit An Steegen vom Imec

Wann ist Schluss mit Moore's Law?

10. Juli 2017, 11:40 Uhr | Gerhard Stelzer

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Je Komplexer die Halbleitertechnik, desto wichtiger das Ökosystem

Elektronik: Mit welchen Veränderungen und Disruptionen werden die Halbleiterunternehmen konfrontiert und wie können sie damit klar kommen?

An Steegen: Das ist eine sehr komplexe Frage. Wenn wir den Pfad traditioneller Skalierung betrachten, dann steigt die Komplexität ständig. Die Komplexität in der Strukturierung, bei den Materialien und den Prozessschritten nimmt zu. Die Beherrschung von Linien-Breiten, des In-Line-Verhaltens und der Variabilität spielt eine große Rolle. Je komplexer es wird, desto mehr kommt es auf das Ökosystem an. Die Metrology-Anbieter müssen die richtigen Werkzeuge liefern, um In-Line-Variabilität zu messen und per Rückkoppelschleifen Probleme zu lösen. Die Material-Lieferanten müssen neue Materialien bereitstellen. Das alles ist komplex und teuer. Aufgabe von F&E-Zentren wie Imec ist es, diese Kosten zu teilen und mögliche Lösungskonzepte wie in einem Trichter zu bündeln und die Machbarkeit zu demonstrieren.

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Wenn man weiter hinausblickt auf neue Herausforderungen auf dem Feld der Halbleiter: Wir bewegten uns von der klassischen, dimensionalen Skalierung zu DTCO-basierter (Design Technology Co-Optimized) Skalierung. Bald werden wir zur Systemtechnologie-Skalierung weitergehen, was bedeutet, dass sich jedes Unternehmen neu erfinden muss. Wenn Sie vorher ein Technologie-Haus waren, dann müssen Sie ein System- und Technologie-Haus werden oder Sie müssen ein Ökosystem aufbauen, das System und Technologie verbindet. Die Welt des Machine Learning ist ein Beispiel dafür, wo Sie im Speicher rechnen. Sie müssen dazu etwas über Systemarchitekturen wissen, über Speicher. Wir müssen uns also auch von unseren Fähigkeiten her neu erfinden. Wir müssen also ein viel breiteres Spektrum an Fähigkeiten entwickeln, als wir das in der Vergangenheit mussten.

Elektronik: Kollegen am Imec sagten auch, dass es unmöglich sein wird, die Zuverlässigkeit eines individuellen Transistors, der auf einem Chip integriert ist, zu garantieren. Wie können wir dann sichere Systeme entwickeln?

An Steegen: Sie meinen, wenn eine Ladung mehr oder weniger den Ausschlag für das Transistorverhalten gibt? Das gibt es definitiv, wenn wir Transistoren immer kleiner skalieren. Andere Konzepte heute verfolgen einen ganzheitlichen Ansatz. Wir bewegen uns von Zuverlässigkeit auf Transistorebene zu Zuverlässigkeit auf Schaltungsebene und weiter auf Systemebene. Wir versuchen mit den Modellen, die wir haben – und darunter sind freilich auch Modelle auf Transistorbasis – diese Effekte auszumitteln. Wie sieht ein durchschnittliches Verhalten von vielen Transistoren aus? Auch wir beim Imec mussten uns bei den Zuverlässigkeitsmodellen immer wieder neu erfinden, z.B. wie wir ständig die Lebensdauer skalierter Chips messen. Mit zunehmender Skalierung verschlimmern sich stets die Probleme, auch die der Zuverlässigkeit. Wir haben aber in der Vergangenheit viele Probleme gelöst und wir müssen auch in der Zukunft Lösungen finden.

Das Gespräch führte Elektronik-Chefredakteur Gerhard Stelzer.

Die Autorin

Dr. An Steegen

hat an der KU Leuven Elektrotechnik studiert und in Materialwissenschaften promoviert. Seit 2010 führt sie als Executive Vice President die Semiconductor Technology & Systems Unit des Imec und ist für das F&E-Programm von CMOS & CMORE der nächsten Generation verantwortlich. Davor war sie als Director bei IBM Semiconductor R&D in East Fishkill/New York tätig.