Die Zukunft in der Chipherstellung ist extrem ultraviolett. Das war dem amerikanischen Konzern Intel schon im Frühjahr 2001 klar. Damals hatte Intel in die Sandia National Laboratories im kalifornischen Livermore eingeladen, rund eine Autostunde von San Francisco entfernt. Dort stand ein Prototyp, mit dem kurz zuvor zum ersten Mal Mikrochips mit einer völlig neuen Technik produziert worden waren. Im Rückblick wird der Termin zu einem Lehrstück für die Art und Weise, wie im Silicon Valley Forschung funktioniert, und dafür, wie lange es dauern kann, bis solche Fortschritte in der Nanotechnologie tatsächlich Produktionsreife erlangen.
Denn erst in diesen Tagen bringen sich Unternehmen wie Intel, TSMC und vielleicht bald Samsung mit großen Investitionen bei ASML, einem niederländischen Hersteller von Maschinen zur Chipherstellung, so in Position, dass sie von den technischen Fortschritten, die sich damals andeuteten, endlich auch in der wirklichen Produktion profitieren können.
Intel hatte 2001 zusammen mit Forschern, die eigentlich in staatlichen Labors mit der Entwicklung amerikanischer Militärtechnik befasst sind, das sogenannte „Extreme Ultra Violet (EUV)”-Lithographie-Verfahren, um das es hierbei geht, in das Prototypen-Stadium vorangetrieben. Mit der herkömmlichen Lithographie-Technik werden bis heute die Schaltkreise, die später einen Mikrochip ausmachen, auf Siliziumscheiben (Wafer) gebrannt. Im Unterschied zu den bisherigen Verfahren arbeitet EUV aber mit einem extrem kurzwelligen, ultravioletten Licht.
Großangelegtes Forschungsprojekt
Für das Projekt hatten sich das Sandia-Labor, das benachbarte Lawrence Livermore National Laboratory und das einige Meilen entfernte Lawrence Berkeley National Laboratory zu einem virtuellen Forschungslabor zusammengefunden. Alle drei Labors gehören letztlich zum amerikanischen Energieministerium, doch werden im Lawrence-Berkeley-Labor nur Programme ausgeführt, die nicht der Geheimhaltung unterliegen. Berkeley und das Lawrence-Livermore-Labor werden von der Universität von Kalifornien geleitet, während Sandia über eine Tochtergesellschaft vom Rüstungshersteller Lockheed Martin geführt wird. Die Koordination der drei Labors ist eine Meisterleistung, die abermals zeigt, wie sehr der Erfolg des Silicon Valley von seinen Wurzeln in der Militärtechnologie abhängig ist. Was die Fachleute antreibt, ist die Tatsache, dass Prozessoren, die auch künftig Moore’s Law erfüllen sollen, nicht mehr mit der heute üblichen Produktionsmethode herzustellen sind. Denn bisher läuft in der Computerindustrie alles nach Moore’s Law ab, wonach sich die Zahl der Transistoren, die auf einem Mikroprozessor Platz finden, alle achtzehn Monate verdoppelt. In der Forschung ist Moore’s Law aber weniger eine Gesetzmäßigkeit als ein Fluch. Verlangsamt sich der Fortschritt, geht es der Branche schlecht.
EUV setzt sich durch
Welche Technik die Nachfolge der heutigen Produktionsmethode antreten wird, war lange umstritten. Aber inzwischen haben auch Wettbewerber wie AMD und IBM auf diesem Gebiet Glanzlichter gesetzt, zum Beispiel im Jahr 2008 mit der Vorstellung der ersten vollständigen Belichtung eines Wafers mit einem Chip in EUV-Technologie. Bis zum Einsatz der Technik im größeren Stil und in realer Produktion werden aber weiterhin noch einige Jahre vergehen. Denn der technologische Sprung ist groß. Heutige Chipfabriken nutzen zwar auch schon ultraviolettes Licht, das aber noch eine Wellenlänge von 193 Nanometern hat (ein Nanometer entspricht einem milliardstel Meter). Mit dem Einsatz von EUV verringert sich diese Wellenlänge auf rund 13 Nanometer. Die Wellenlänge des für das Auge sichtbaren Lichts liegt bei 400 bis 700 Nanometern. Für die Chipherstellung bedeutet die geringere Wellenlänge, dass der Abstand zwischen den einzelnen Schaltkreisen bei der Belichtung der Wafer verringert werden kann. Auf einen Wafer passen somit erheblich mehr Schaltkreise. Man will jedoch nicht mehr Chips auf eine Waferscheibe pressen, sondern jedem Chip mehr Schaltkreise mit auf den Weg geben.
2001 versuchte Intel noch, die ASML überhaupt erst vom Bau eines weiteren EUV-Prototyps zu überzeugen. Inzwischen ziehen die Niederländer das Interesse der großen Abnehmer auch wegen dieser Technik immer stärker auf sich. Und so lässt sich nun konstatieren, dass Intel 2001 in allen Punkten recht hatte. Nur der Zeitplan war viel zu ehrgeizig. Denn das Unternehmen ging damals davon aus, heute längst Chips, die in dieser Technik gefertigt sind, ausliefern zu können.
