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NewsForschung & Entwicklung: Riesige 450-mm-Wafer kommen (vorerst) nicht
Es ist wie bei der EUV-Lithografie: eine nahezu unendliche Geschichte. Doch während sie bei der EUV-Lithografie jetzt zu einem guten Ende kommt, ist der Ausgang bei den 450-mm-Wafern ein anderer: Sie liegen vorerst komplett auf Eis, eine wirtschaftliche Umsetzung ist derzeit nicht absehbar. Dabei waren die Pläne einmal groß.
Auf Wafer werden, wenn ich mich recht erinnere, mittels UV-Licht Leiterbahnen und Transistoren geätzt. Irgendwie. Aber da gibts genug Videos dazu auf Youtube.
Was mir nicht so ganz in den Kopf geht ist, warum die Dinger rund sind, wenn doch rechteckige Chips raus kommen sollen. Da ist Ausschuss doch geometrisch schon vorprogrammiert! Kann mir bitte jemand erklären, warum die Wafer nicht rechteckig im Maßstab sind sodass die Chips einfach ausgeschnitten werden können und kein Ausschuss entsteht?
Kann mir bitte jemand erklären, warum die Wafer nicht rechteckig im Maßstab sind sodass die Chips einfach ausgeschnitten werden können und kein Ausschuss entsteht?
Soweit ich weiß liegt das an der Art wie das Silizium in Form gebracht bzw. gezogen wird. Im Grunde hast du eine lange Rolle Silizium, die dann in Scheiben (=Wafer) geschnitten wird. Und dieses ziehen bedingt wohl, dass es eine Rolle wird.
Und der Ausschuss wird für Kontrollmessungen o.ä. verwendet, wenn ich mich recht erinnere.
Dieser Kleinheitswahn geht einem nur auf die nerven. Es gibt heute gute Kühlmöglichkeiten die mehr als ausreichend sind und Platz ist genügend vorhanden, warum der Drang alles kleiner zu machen (insbesondere CPU's). Man kann kleiner fertigen aber muss denn alles so zusammengequetscht werden? Ich erinnere mich an die Problematik das ab den 2600er Serie alles noch kleiner wurde und die Hitzprobleme anfinden (abgesehen davon das bei Intel die CPU's nicht mehr verlötet wurden). Die Fläche zu abführen der Hitze wurde kleiner statt die Größe so zu belassen wie sie ist oder etwas größer zu machen.
Kann mir bitte jemand erklären, warum die Wafer nicht rechteckig im Maßstab sind sodass die Chips einfach ausgeschnitten werden können und kein Ausschuss entsteht?
Wafer für Mikroprozessoren müssen (im Gegensatz zu beispielsweise Solarzellen) monokristallin sein (also aus einem einzigen Kristall bestehen ->homogen). Das ist mit den gängigen Herstellungsverfahren nur in runder Form realisierbar.
Das liegt an der Herstellung der Wafer, bzw. der Ingots (der Barren aus dem die Wafer gesägt werden):
[...] Beim Czochralski-Verfahren (kurz: CZ-Verfahren) erfolgt die Herstellung des Ingots, indem ein als Kristallisationskeim dienender Impfkristall in eine Schmelze des Halbleitermaterials getaucht wird. Durch langsames kontrolliertes Heben unter Rotation (sogenanntes Ziehen) erhält man die charakteristisch geformten runden Säulen (Ingots), die im Fall von Silicium heute üblicherweise einen Durchmesser von ca. 200 oder 300 mm und 2 m Höhe aufweisen [...]
@koffeinjunkie: Da die Prozessoren aus immer mehr Transistoren bestehen muss die Strukturgröße einfach kleiner werden. Ansonsten werden die Prozessoren riesig und somit teuer.
Also, ganz ganz ganz vereinfacht erklärt: Wenn du Kerzen ziehst (diesen Vorgang kennt ja eigentlich jeder, Sendung mit der Maus sei Dank), dann sind diese Kerzen ja auch Rund. So ähnlich musst du dir die Fertigung der SiliziumTeile vorstellen. Diese werden dann fein säuberlich in Scheibchen geschnitten und voila, fertig ist der Wafer.
Die Wafer sind Scheiben aus extrem regelmäßig angeordnetem Silizium. Die werden hergestellt, indem man einen kleinen Kristall in einem Bad aus flüssigem Silizium langsam dreht. Daran wächst dann ein Silziumeinkristall, der dann eben rund ist. Diese große Siliziumsäule wird dann mit sehr genauen "Sägen" in flache Scheiben geschnitten, die dann in den Belichtungs- und Ätprozessen weiterverarbeitet wird.
Kann mir bitte jemand erklären, warum die Wafer nicht rechteckig im Maßstab sind sodass die Chips einfach ausgeschnitten werden können und kein Ausschuss entsteht?
Meines Wissens nach liegt das an der Herstellung der Wafer.
Letztlich werden lange Siliziumzylinder hergestellt, aus denen die Wafer ausgeschnitten werden - durch eine Runde statt eckige Form ist es einfacher, das bei der nicht trivialen Züchtung von einem einheitlichen Siliziumkristall alle Schritte gleichmäßig stattfinden und tatsächlich der ganze Wafer eine möglichst einheitliche Qualität hat.
@koffeinjunkie
Naja und was forderst du? Die Leiterbahnen wieder dicker machen? Dann braucht man mehr Spannung -> Mehr Stromverbrauch -> Mehr Hitze ist wohl nicht so effektiv.
Die Leiterbahnen klein lassen aber weiter auseinander? Mehr Fläche -> Weniger CPU's pro Wafer -> Teurer.
Ist schon klar warum eben auf immer kleiner gedrängt wird.
Also ehrlich, mit so einer Frage in einem Technologieforum, indem es ständig um modernste Elektronik geht? Das wäre so, als wenn man in Garten-/Landschaftsbau fragt, was denn Erde ist.
koffeinjunkie schrieb:
Dieser Kleinheitswahn geht einem nur auf die nerven. Es gibt heute gute Kühlmöglichkeiten die mehr als ausreichend sind und Platz ist genügend vorhanden, warum der Drang alles kleiner zu machen (insbesondere CPU's). Man kann kleiner fertigen aber muss denn alles so zusammengequetscht werden? Ich erinnere mich an die Problematik das ab den 2600er Serie alles noch kleiner wurde und die Hitzprobleme anfinden (abgesehen davon das bei Intel die CPU's nicht mehr verlötet wurden). Die Fläche zu abführen der Hitze wurde kleiner statt die Größe so zu belassen wie sie ist oder etwas größer zu machen.
Physik? Prinzipiell liegt dahinter der Drang zum Wachstum. Wenn mehr gefordert wird, dann muss auch mehr geliefert werden. Und dann kommt man um Miniaturisierung nicht umhin.
Dein Schluss der Hitzeprobleme auf kleinere Strukturen ist dagegen falsch. Die werden nämlich besser, die Energieeffizienz steigt usw. Mögliche Hitzeprobleme bei Intel sind die nicht verlöteten Heatspreader. Das ist ein wirtschaftlich induziertes, kein technisches Problem.
Je größer die Wafer und je kleiner die einzelnen Chips auf dem Wafer, desto niedriger ist der - schon genannte - aus der Geometrie ergebende Verschnitt am Silizium.
-> weniger Verschnitt, mehr Chips, weniger Materialaufwand, mehr Geld
(Auch genannt Effizienz)
jeh größer die Wafer, desto mehr Probleme bekommt man mit dem Handling.
so ne 450mm scheibe biegt sich schon ordentlich durch.
das ding muss aber plan sein, sonnst kommt nur schrott raus.
wenn die 450mm Fertigungsmaschine doppelt so groß/teuer ist wie die 300mm Fertigungsmaschine hat man auch nix gewonnen. Stellt man halt zwei 300er hin...
Ferner braucht man eh einen kleinen Rand zum Handling der Wafer, der Rest ist einfach eine geometrische Einbeschreibungsaufgabe (wie bekomme ich die meisten Rechtecke in eine Kreisfläche).
Technisch bedingt kann der Rand aber auch schlechtere elektrische Parameter besitzen; d.h. es ist gar nicht immer sinnvoll bis zum letzten Millimeter die Fläche zu nutzen.
Auch gibt es Prozesschritte, wo die Wafer schnell gedreht werden; z.B. Belacken. Da muss die Chemikalie gleichmässig auf die Oberfläche, das würde mit Rechtecken nicht klappen.
Ferner haben Chips je nach Produkt unterschiedliche Länge und Breite, insofern gäbe es selbst bei theoretischen rechteckigen Wafern einen Randverschnitt.
Dieser Kleinheitswahn geht einem nur auf die nerven. Es gibt heute gute Kühlmöglichkeiten die mehr als ausreichend sind und Platz ist genügend vorhanden, warum der Drang alles kleiner zu machen (insbesondere CPU's). Man kann kleiner fertigen aber muss denn alles so zusammengequetscht werden?
Ich denke ihnen ist klar, dass das nur dann eine Chance hätte, wenn die HDD-Hersteller die Weiterentwicklung einstellen würden. Selbst dann wäre es noch nicht sicher, dass Flash-SSDs überhaupt jemals die HDDs bei Preis/Kapazität einholen.
