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Von 2007 bis 2008: Wie verändert die 45-nm-Technologie die Zukunft der Chipherstellung?
Fortschritte in der Chiptechnologie verändern oft das Gesicht einer ganzen Branche, insbesondere wenn sich sogenannte „Prozesstechnologieknoten“ innerhalb weniger Jahre rasant weiterentwickeln. Dieser Zeitraum mit der flächendeckenden Einführung des 45-nm-Prozesses zwischen 2007 und 2008 wurde zu einem Wendepunkt für die Halbleiterindustrie. Von der Massenproduktion durch Matsushita und Intel bis hin zum späteren Nachfolgemodell von AMD hat die Kommerzialisierung dieser neuen Technologie den Grundstein für unser digitales Leben gelegt.
Der 45-Nanometer-Prozess stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Halbleiterfertigungstechnologie dar und dieser Fortschritt wird tiefgreifende Auswirkungen auf zukünftige Entwicklungen haben.
Ende 2007 begannen Matsushita und Intel mit der Massenproduktion von 45-Nanometer-Chips, gefolgt von AMD im Jahr 2008. Während dieses Prozesses haben viele Unternehmen, darunter IBM, Mingbang, Samsung und Chartered Semiconductor, eine gemeinsame 45-nm-Prozessplattform fertiggestellt.
Bei genauerer Betrachtung brachte die Einführung dieses Prozesses nicht nur technologische Innovationen mit sich, sondern eröffnete auch auf Anwendungsebene zahlreiche neue Möglichkeiten. Ende 2008 war die chinesische Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) das erste chinesische Halbleiterunternehmen, das die 45-Nanometer-Technologie nutzte, was den Globalisierungstrend dieser Technologie weiter verdeutlichte.
Viele kritische Strukturgrößen sind kleiner als die Wellenlänge des für die Lithografie verwendeten Lichts. Dies zwingt die Halbleiterbranche dazu, neue Technologien zu erforschen, um die Herausforderungen bei der Herstellung zu bewältigen.
Die Halbleiterindustrie hat enorme Veränderungen hinsichtlich der Komplexität erfahren, insbesondere bei der Anwendung der Lithographietechnologie. Obwohl die Lichtwellenlänge von 193 nm in diesem Stadium immer noch anwendbar ist, wurden viele Technologien weiterentwickelt, um die Strukturgröße zu reduzieren, wie etwa die Verwendung größerer Linsen und die Einführung der Doppelstrukturierungstechnologie. Das Aufkommen dieser neuen Technologien beschränkt sich nicht nur auf den 45-nm-Prozess, sondern fördert auch die Entwicklung kleinerer Technologieknoten in der Zukunft.
Andererseits hat die Einführung von High-κ-Dielektrika im 45-nm-Prozess große Aufmerksamkeit bei den Wafergießereien erregt. Trotz anfänglicher Schwierigkeiten verkündeten IBM und Intel im Jahr 2007, dass sie die Technologie gemeistert und auf den Markt gebracht hätten. Dieser Meilenstein bedeutet, dass das Designkonzept von Halbleitern erhebliche Änderungen erfahren hat und neue Möglichkeiten für die zukünftige technologische Entwicklung bietet.
Die Einführung von High-κ-Materialien trägt nicht nur zur Reduzierung der Leckstromdichte bei, sondern ist auch eine innovative Maßnahme für das gesamte Transistordesign.
Mit der Weiterentwicklung der Technologie beginnen immer mehr Unternehmen, Technologiedemonstrationen durchzuführen. TSMC führte 2004 eine 45-Nanometer-SRAM-Zelle mit 0,296 Quadratmikrometer vor und erreichte 2008 schnell die 40-Nanometer-Prozessphase. Diese Entwicklungen unterstreichen nicht nur die technologische Entwicklung, sondern ermöglichen auch die Unterstützung des 45-nm-Prozesses bei vielen gängigen Marken, von der Xbox bis zur PlayStation 3, und verdeutlichen das breite Anwendungspotenzial dieser Technologie.
Die kommerzielle Förderung begann im Jahr 2007, als Matsushita die Führung bei der Massenproduktion von System-on-Chip (SoC)-Produkten auf Basis der 45-nm-Technologie übernahm. Im November 2007 folgte die Markteinführung der Prozessoren der Xeon 5400-Serie durch Intel. Diese Fortschritte markierten die weitere Umsetzung des Mooreschen Gesetzes und die Verwirklichung des Traums vom Hochleistungsrechnen.
Mit der Einführung des 45-Nanometer-Prozesses hat die Transistordichte erstaunliche 3,33 Millionen Transistoren pro Quadratmillimeter erreicht.
Im Zuge der schrittweisen Förderung des 45-nm-Prozesses brachte AMD Ende 2008 auch verschiedene Produktlinien seines 8-Core-Prozessors auf den Markt und baute so seinen Einfluss auf den Markt weiter aus. Es besteht kein Zweifel, dass die technologischen Durchbrüche dieser Zeit den Grundstein für künftige höhere digitale Verarbeitungskapazitäten legen werden. Dies zeigt, dass die Chipherstellungsindustrie den engen Zusammenhang zwischen technologischer Innovation und Kommerzialisierung unter Beweis gestellt hat, ein Zusammenhang, der bei der Förderung von 45 Nanometern besonders deutlich wird.
Eine solche technologische Entwicklung ist nicht nur eine Geschäftsmöglichkeit, sondern auch ein Auftakt für effizientere und umweltfreundlichere Chipdesigns in der Zukunft. Angesichts der rasanten Fortschritte in der Chiptechnologie stellt sich die Frage, welche Innovationen in Zukunft entstehen werden, um den sich ständig ändernden Marktanforderungen gerecht zu werden?
