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Kupfer bringt Halbleiter auf Trab

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Innerhalb von zwei Jahren verdoppelte sich in den vergangenen Jahren die Leistungsfähigkeit eines Computer-Chips - doch die Branche war an ihre technologischen Grenzen gestoßen: Ab dem Jahr 2000, so hatten Experten berechnet, sei Schluß mit dem Fortschritt. Ein neuer Kupfer-Chip eröffnet jetzt neue Möglichkeiten.

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Ein neuer Kupfer-Chip ist bis zu 30 Prozent schneller als herkömmliche Chips, denn er vereinigt auf einem Träger ein komplettes elektronisches System: "Wir haben den Prozeß optimiert, um Computer-Speicher und Computer-Logik auf einem Chip zu vereinigen. Der Speicher hält die Information vor, die Logik verarbeitet diese Daten." so Christian Ehmer, Application Manager Telekommunikation bei IBM auf dem Expertenforum "Innovation - Motor unserer Gesellschaft" des Deutschen Kupfer-Instituts in Hamburg.

"Dadurch, daß Daten nicht mehr ständig zwischen Speicher- und Logik-Chips hin und her transportiert werden müssen, kann der Zugriff auf Informationen im Speicher bis zu zehnmal schneller erfolgen", so Ehmer.

Doch der neue Chip ist nicht nur schneller als herkömmliche Aluminium-Chips: Auch im Zuge der Miniaturisierung setzt IBM auf den Kupfer-Chip: Bis zu 24 Millionen Gatter aus Kupfer passen auf einen einzigen Chip. Das entspricht mehr als 75 Millionen Transistoren und somit zehn Pentium-II-Prozessoren. Auf dem Kupfer-Chip belegen 600 Leiterbahnen nebeneinander nur noch die Breite eines Haares.

Darüber hinaus ist Kupfer leitfähiger als die traditionell verwendeten Aluminium- Verbindungen der Transistoren.

Der Widerstand der Leiterbahnen sinkt im Vergleich um rund 40 Prozent, und die Signale werden schneller und mit geringeren Verlusten durch den Chip geführt. Mittels galvanischer Prozesse, werden in einem einzigen Arbeitsgang sowohl die Durchkontaktierungen als auch die Leiterbahnen aufgebracht (Dual Damascene Process). Bis zu sechs Lagen Metall können so übereinander angeordnet werden. Weitere Materialien sind nicht mehr notwendig, was bedeutet, daß unerwünschte thermo-elektrische Effekte an den Übergängen verschiedener Metalle entfallen. Es entsteht so weniger Korrosion, und die Zuverlässigkeit der Bau-Elemente erhöht sich. Kupfer ist darüber hinaus hundertmal weniger anfällig für thermoelektrische Störungen als Aluminium.

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