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Fertigungstechnik: Intel steckt Kobalt und 4,5 Milliarden US-Dollar in Chips

Für 10 nm und 7 nm setzt Intel auf Kobalt statt Wolfram oder Kupfer für die Interconnects in Prozessoren, was die Elektromigration verringern soll. In Israel wird zudem die Fab 28 bei Kiryat Gat für 4,5 Milliarden US-Dollar aufgerüstet.

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10-nm-Transistoren
10-nm-Transistoren (Bild: Intel via Wikichip)

Intels zeitlicher Vorsprung bei der Fertigungstechnik ist in den vergangenen Jahren geschrumpft, Globalfoudries und die TSMC haben aufgeholt. Um den eigenen Vorteil zu wahren, investiert Intel in kommende Herstellungsverfahren - dazu gehören neben Materialien auch die Halbleiterwerke.

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Bisher wurde nur die Fab 42 in Chandler im Bundesstaat Arizona in den USA für die 7-nm-Technik vorbereitet. Die Fertigungsstätte wurde mehrere Jahre lang nicht verwendet, dann aber für sieben Milliarden US-Dollar umgebaut. Als zweites Werk wird die Fab 28 im israelischen Kiryat Gat aufgerüstet, hier soll die Investitionssumme rund 4,5 Milliarden US-Dollar betragen. Das berichtet Computerbase mit Verweis auf die in Tel Aviv ansässige Tageszeitung Globes. Die Fab 28 ist neben der Fab D1X in Hillsboro im US-Bundesstaat Oregon die offenbar bisher einzige, in der Prozessoren mit 10-nm-Technik gefertigt werden, deren Codename Cannon Lake lautet.

Kobalt statt Kupfer und Wolfram

Für diesen Node nutzt Intel neue Materialien, um mehr Performance und weniger Leckströme sowie eine höhere Effizienz zu erreichen. Auf dem IEDM 2017 (International Electron Devices Meeting) und der ISSCC 2018 (International Solid-State Circuits Conference) führte der Hersteller aus, was genau sich mit dem Node ändert, bei Wikichip gibt es eine ausführliche Zusammenfassung. Neu ist Kobalt statt Wolfram oder statt Kupfer für die Interconnects einiger Layer, also die Verbindungen zwischen den 13 Schichten, aus denen ein Chip mit 10-nm-Technik gefertigt wird. Kobalt soll die Elektromigration verringern, auch Globalfoundries verwendet es beim 7LP-Verfahren.

Als weitere Verbesserungen für 10 nm führt Intel die Single Dummy Gates auf: Gemeint ist damit eine dünnere Isolierung am Rand von SRAM-Zellen, wie sie für Caches verwendet werden. Statt zwei inaktiver Gates ist es nur eines, wenngleich Intel explizit darauf hinweist, dass der Übergang genau genommen kein Gate mehr ist. Die Single Dummy Gates sollen 20 Prozent an Fläche sparen, was wiederum kleinere Chips und somit mehr davon pro Wafer erlaubt - bares Geld für Intel. Hinzu kommt Contact Over Active Gate, was die Höhe einer Finne eines Gates um 10 Prozent verringert und so ebenfalls die Packdichte verbessert. Intel spricht von Faktor 2,7x verglichen mit 14 nm.

Das, was Intel als 10 nm bezeichnet, entspricht weitestgehend dem, was Globalfoundries, Samsung oder TSMC als 7 nm bewerben. Die klassische Metrik von Contacted Gate mal Metal Pitch sieht Intel mit 54 nm und 36 nm leicht vor GloFo und der TSMC, sie lässt aber die Zellenhöhe außen vor. Zudem ist bei den Vergleichen zu berücksichtigen, ob ein Chip vor allem aus Cache besteht oder eher aus Logikschaltungen. Zumindest bei 6T-SRAM-Zellen kann Intel mit GloFo und der TSMC nicht mithalten, was aufgrund der eigenen CPUs aber nicht zwingend notwendig ist. Dennoch: 2019 werden die großen (Auftrags-)Fertiger weitestgehend technisch gleichauf sei.

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Arsenal 19. Feb 2018

Dann bin ich ja beruhigt. Hab zwar keine Ahnung wo du arbeitest aber ich hab bestimmt...

ms (Golem.de) 19. Feb 2018

sehr hoch³ langes Meeting ^^

ArcherV 19. Feb 2018

Auch die Leistungsspitze im multithread Bereich dürfte noch von Intel dominiert...


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