IBM nutzt Elektromigration für bessere Chips

Mit zunehmend kleiner werdenden Strukturen in der Halbleiter-Technik gewann die Elektromigration immer mehr an Bedeutung.
Unter hohem Kostenaufwand wurde versucht, den für die Leistung von Prozessoren schädlichen Effekt so weit wie möglich einzudämmen. Forschern bei IBM gelang es nun, sich diesen Effekt nutzbar zu machen.

Sie nutzen die Elektromigration, um mit ihr mikroskopisch kleine elektrische Sicherungen zu programmieren. Im Gegensatz zu früheren Versuchen Sicherungen in Chips zu implementieren, bleibt der Rest des Chips bei der IBM-Methode unbeschädigt und die Sicherungen werden im Betrieb nicht mehr so leicht beschädigt. Ein weiterer Vorteil ist die Integration in das Chip-Design ohne zusätzliche Kosten.

IBMs „eFUSE“ getaufte Technologie ist eine Kombination aus einzigartigen Algorithmen und den Sicherungen. Als Teil eines im Chip integrierten Systems zur Selbstreparatur kann sie die Funktionen des Chips selbstständig überwachen und sich den aktuellen Gegebenheiten dynamisch anpassen. Dabei werden potentielle Probleme und Engpässe automatisch erkannt und „intuitiv" durch eine Neustrukturierung der Schaltungen behoben. Hierbei spielen die Sicherungen eine entscheidende Rolle.

Mit ihrer Hilfe lassen sich Schwachstellen reparieren und über die Spannung einzelner Schaltkreise lässt sich deren Takt und somit der Energieverbrauch des gesamten Chips beeinflussen.

Auf Grund dieser äußerst anpassungsfähigen Morphing-Technologie können Prozessoren mehrmals an die individuellen Anforderungen des Kunden und der verwendeten Software angepasst werden, wodurch jedem Kunden ein seinen Bedürfnissen so weit wie möglich entsprechendes Produkt zur Verfügung steht.

Laut Dr. Bernard Meyerson, Vize-Präsident und Chef-Technologe der System- und Technologie-Gruppe bei IBM, ist das Umleiten der Chip-Logik durch eFUSE mit dem Umleiten von Verkehrsströmen vergleichbar. Das Öffnen und Schließen verschiedener Wege vermeidet Engpässe und optimiert den Verkehrs(Daten-)fluss.

Angesichts der Vielseitigkeit und hohen Anpassungsfähigkeit wird eFUSE in den verschiedensten Chips Verwendung finden. Neben IBMs eigenen Chips können auch die Produkte der Kunden von IBMs Chipfabriken von der neuen Technologie profitieren. Entwicklung, Produktion und Integration in unterschiedliche Systeme sollen sich durch die neue Autonomie der Chips entscheidend wandeln.

Zur Produktion eFUSE-fähiger Chips sind keine neuen Materialien, Werkzeuge oder Prozesse nötig. So ist es kaum verwunderlich, dass entsprechende Chips bereits in IBMs Fabriken in East Fishkill, New York und Burlington, Vermont produziert werden.