Infineon präsentiert weltweit erstes "Chip-Sandwich" / Neues
Lötverfahren bietet Ausweg aus der Verdrahtungskrise
München (ots) - Infineon Technologies hat einen Weg aus der
drohenden Verdrahtungskrise der Halbleiterindustrie gefunden.
Forschern des Münchener Unternehmens ist es nun gelungen, zwei
unterschiedliche Chips - einen Logik-Chip und ein Speichermodul -
gleich einem Sandwich zu einem Chipsystem zusammenzulöten. Da die
Leiterbahnen zur Verbindung der beiden Chips bei dieser Technologie
im Chip-Inneren liegen und auf ein Minimum gekürzt sind, erfolgt die
Datenübertragung zwischen den einzelnen Bausteinen entsprechend
schneller. Das neue Verfahren mit dem Namen SOLID erlaubt eine
weitere Miniaturisierung elektronischer Bauelemente und Geräte, eine
wesentliche Steigerung der Komplexität von Chips auf kleinerer Fläche
und für bestehende Produkte Preissenkungen von bis zu 30 Prozent.
Die Industrie hat in den vergangenen zehn Jahren verschiedene
Ansätze für die Realisierung von 3D-Chips erprobt, mit SOLID hat
Infineon als erstes Halbleiter-Unternehmen eine praktikable Lösung
vorgestellt. Die Ober- und Unterseite des ersten Sandwich-Chips
wurden in Dresden mit den gleichen Maschinen produziert, die auch für
andere Chips von Infineon genutzt werden.
Hundertmal mehr Leitungen
Bei allen Halbleiter-basierten Applikationen, wie zum Beispiel
Mobiltelefonen, tauschen verschiedene Chips elektronische Signale
aus. Je länger die Leitungen zwischen den nebeneinander (planar)
angeordneten Chips sind, desto mehr Zeit benötigt ein elektronisches
Signal, diese Strecke zu überwinden, und desto langsamer ist
entsprechend die Schaltung. Und die Anzahl der möglichen Leitungen
bei planaren Verfahren ist auf engstem Raum stark begrenzt. Diese
"Verdrahtungskrise" führt dazu, dass Anwendungen, die hohe Frequenzen
erfordern - wie zum Beispiel die Kommunikationstechnik - sich mit
heutigen Taktraten nur schwer und damit sehr teuer realisieren
lassen. Bei der SOLID-Technologie sind die Leitungen zwischen den
Kontakten erheblich kürzer, da die Verbindungen nicht außen herum von
einem Chip zum anderen gelegt werden, sondern eingeätzte
Binnenkontakte die Signale direkt zwischen den einzelnen Segmenten
eines Chips fließen lassen. Ein SOLID-Produkt kann bei der
Inter-Chip-Kommunikation Taktraten von bis zu 200 GHz und mehr
erreichen. Im Unterschied zu heutigen Chip-Systemen können hundertmal
so viele Verbindungen auf gleicher Fläche untergebracht werden. Somit
bietet sich auch Herstellern von elektronischen Geräten die
Möglichkeit, kleinere Platinen einzusetzen und so neue und günstigere
Produkte zu entwickeln. Schon bald werden Systeme entstehen, die
komplexe Aufgaben sehr viel schneller auf weniger Raum bewältigen.
SOLID-Verfahren
Der Name SOLID ist dem angewandten Lötverfahren, dem
Diffusionslöten (englisch: solid-liquid interdiffusion), entlehnt.
Vor dem Verlöten werden die Ober- und die Unterseite des
'Sandwich'-Chips mit einer hauchdünnen Kupferschicht überzogen. Das
Lötzinn wird mit einer Stärke von nur 3 µm (1 Mikrometer entspricht
einem Tausendstel Millimeter) aufgebracht. Bei etwa 270 Grad C und 3
bar Druck werden die beiden Chips dann zusammengelötet und haften
dauerhaft aneinander. Die Chips werden dabei nicht höher als
"normale" Chips, da flache ("gedünnte") Siliziumscheiben als
Grundlage dienen. In der Regel haben die Siliziumscheiben, die Wafer,
eine Stärke von 120 µm. Für SOLID-Produkte reduziert Infineon sie in
einem kostengünstigen Standard-Verfahren auf nur 60 µm. Dies
entspricht in etwa dem Durchmesser eines menschlichen Haars. Das
"Chip-Sandwich" erhält die gleiche Umhüllung für
Halbleiterkomponenten aus Verbund- und Kunststoff wie normale
Chip-Systeme - damit lassen sich fünfzig Prozent des Materials und
der Kosten für Gehäuse einsparen.
Herausforderungen der Zukunft meistern
Die neue Technologie eignet sich für fast alle Applikationen aus
dem Halbleiterbereich, von Chips für die mobile Kommunikation bis hin
zu Systemen für Industrie und Automobil. Bestehende Produkte können
durch effektiveren Einsatz der Produktion - etwa durch separate
Herstellung der hochkomplexen Unterseiten und weniger komplexen
Oberseiten der 'Sandwich'-Chips - um bis zu 30 Prozent billiger
hergestellt werden. Ein mit dem SOLID-Verfahren hergestellter Chip
beansprucht überdies bis zu 50 Prozent weniger Platz als
herkömmliche, nebeneinander angeordnete Produkte mit der gleichen
Funktionalität. Die kürzeren Leitungswege benötigen weniger Strom und
haben dadurch eine geringere Arbeitstemperatur. Damit ermöglicht die
SOLID-Technologie höheren Komfort bei der Nutzung von Handys und
Notebooks, da Akkus länger halten und die mobilen Geräte nicht so
heiß werden wie bei aktuellen Modellen.
Die erste Applikation, die schon im nächsten Jahr in die
Produktion starten könnte, ist ein Chipkarten-Controller. Ein
Chipkarten-Controller hat eine festgelegte Grundfläche, auf der
Logik-Chip und Speicher untergebracht werden müssen. Während aktuelle
Chipkarten über 32 KByte Speicher verfügen, bietet ein erster
Prototyp eines von Infineon im SOLID-Verfahren gefertigten
Chipkarten-Controllers 160 KByte nichtflüchtigen Speicher. Damit kann
nicht nur eine größere Menge an Daten auf dem Chip untergebracht
werden, sondern auch ein komplexes, offenes Betriebssystem wie zum
Beispiel eine Linux-Variante installiert werden.
:o) Bizzi
Lötverfahren bietet Ausweg aus der Verdrahtungskrise
München (ots) - Infineon Technologies hat einen Weg aus der
drohenden Verdrahtungskrise der Halbleiterindustrie gefunden.
Forschern des Münchener Unternehmens ist es nun gelungen, zwei
unterschiedliche Chips - einen Logik-Chip und ein Speichermodul -
gleich einem Sandwich zu einem Chipsystem zusammenzulöten. Da die
Leiterbahnen zur Verbindung der beiden Chips bei dieser Technologie
im Chip-Inneren liegen und auf ein Minimum gekürzt sind, erfolgt die
Datenübertragung zwischen den einzelnen Bausteinen entsprechend
schneller. Das neue Verfahren mit dem Namen SOLID erlaubt eine
weitere Miniaturisierung elektronischer Bauelemente und Geräte, eine
wesentliche Steigerung der Komplexität von Chips auf kleinerer Fläche
und für bestehende Produkte Preissenkungen von bis zu 30 Prozent.
Die Industrie hat in den vergangenen zehn Jahren verschiedene
Ansätze für die Realisierung von 3D-Chips erprobt, mit SOLID hat
Infineon als erstes Halbleiter-Unternehmen eine praktikable Lösung
vorgestellt. Die Ober- und Unterseite des ersten Sandwich-Chips
wurden in Dresden mit den gleichen Maschinen produziert, die auch für
andere Chips von Infineon genutzt werden.
Hundertmal mehr Leitungen
Bei allen Halbleiter-basierten Applikationen, wie zum Beispiel
Mobiltelefonen, tauschen verschiedene Chips elektronische Signale
aus. Je länger die Leitungen zwischen den nebeneinander (planar)
angeordneten Chips sind, desto mehr Zeit benötigt ein elektronisches
Signal, diese Strecke zu überwinden, und desto langsamer ist
entsprechend die Schaltung. Und die Anzahl der möglichen Leitungen
bei planaren Verfahren ist auf engstem Raum stark begrenzt. Diese
"Verdrahtungskrise" führt dazu, dass Anwendungen, die hohe Frequenzen
erfordern - wie zum Beispiel die Kommunikationstechnik - sich mit
heutigen Taktraten nur schwer und damit sehr teuer realisieren
lassen. Bei der SOLID-Technologie sind die Leitungen zwischen den
Kontakten erheblich kürzer, da die Verbindungen nicht außen herum von
einem Chip zum anderen gelegt werden, sondern eingeätzte
Binnenkontakte die Signale direkt zwischen den einzelnen Segmenten
eines Chips fließen lassen. Ein SOLID-Produkt kann bei der
Inter-Chip-Kommunikation Taktraten von bis zu 200 GHz und mehr
erreichen. Im Unterschied zu heutigen Chip-Systemen können hundertmal
so viele Verbindungen auf gleicher Fläche untergebracht werden. Somit
bietet sich auch Herstellern von elektronischen Geräten die
Möglichkeit, kleinere Platinen einzusetzen und so neue und günstigere
Produkte zu entwickeln. Schon bald werden Systeme entstehen, die
komplexe Aufgaben sehr viel schneller auf weniger Raum bewältigen.
SOLID-Verfahren
Der Name SOLID ist dem angewandten Lötverfahren, dem
Diffusionslöten (englisch: solid-liquid interdiffusion), entlehnt.
Vor dem Verlöten werden die Ober- und die Unterseite des
'Sandwich'-Chips mit einer hauchdünnen Kupferschicht überzogen. Das
Lötzinn wird mit einer Stärke von nur 3 µm (1 Mikrometer entspricht
einem Tausendstel Millimeter) aufgebracht. Bei etwa 270 Grad C und 3
bar Druck werden die beiden Chips dann zusammengelötet und haften
dauerhaft aneinander. Die Chips werden dabei nicht höher als
"normale" Chips, da flache ("gedünnte") Siliziumscheiben als
Grundlage dienen. In der Regel haben die Siliziumscheiben, die Wafer,
eine Stärke von 120 µm. Für SOLID-Produkte reduziert Infineon sie in
einem kostengünstigen Standard-Verfahren auf nur 60 µm. Dies
entspricht in etwa dem Durchmesser eines menschlichen Haars. Das
"Chip-Sandwich" erhält die gleiche Umhüllung für
Halbleiterkomponenten aus Verbund- und Kunststoff wie normale
Chip-Systeme - damit lassen sich fünfzig Prozent des Materials und
der Kosten für Gehäuse einsparen.
Herausforderungen der Zukunft meistern
Die neue Technologie eignet sich für fast alle Applikationen aus
dem Halbleiterbereich, von Chips für die mobile Kommunikation bis hin
zu Systemen für Industrie und Automobil. Bestehende Produkte können
durch effektiveren Einsatz der Produktion - etwa durch separate
Herstellung der hochkomplexen Unterseiten und weniger komplexen
Oberseiten der 'Sandwich'-Chips - um bis zu 30 Prozent billiger
hergestellt werden. Ein mit dem SOLID-Verfahren hergestellter Chip
beansprucht überdies bis zu 50 Prozent weniger Platz als
herkömmliche, nebeneinander angeordnete Produkte mit der gleichen
Funktionalität. Die kürzeren Leitungswege benötigen weniger Strom und
haben dadurch eine geringere Arbeitstemperatur. Damit ermöglicht die
SOLID-Technologie höheren Komfort bei der Nutzung von Handys und
Notebooks, da Akkus länger halten und die mobilen Geräte nicht so
heiß werden wie bei aktuellen Modellen.
Die erste Applikation, die schon im nächsten Jahr in die
Produktion starten könnte, ist ein Chipkarten-Controller. Ein
Chipkarten-Controller hat eine festgelegte Grundfläche, auf der
Logik-Chip und Speicher untergebracht werden müssen. Während aktuelle
Chipkarten über 32 KByte Speicher verfügen, bietet ein erster
Prototyp eines von Infineon im SOLID-Verfahren gefertigten
Chipkarten-Controllers 160 KByte nichtflüchtigen Speicher. Damit kann
nicht nur eine größere Menge an Daten auf dem Chip untergebracht
werden, sondern auch ein komplexes, offenes Betriebssystem wie zum
Beispiel eine Linux-Variante installiert werden.
:o) Bizzi
