Mysteriöses Start-up: Atomic Semi will Chips einfacher und günstiger herstellen

Sam Zeloof gründet ein Start-up und sammelt Millionen ein. Die Halbleiterfertigung soll einfacher werden, aber wie? Wir haben nachgeforscht.

Eine Analyse von Johannes Hiltscher veröffentlicht am 24. März 2023, 9:22 Uhr

Ist Halbleiterfertigung bald so einfach wie 3D-Druck? Schön wärs. (Bild: Rob Bulmahn, Flickr; Oliver Nickel, Golem/CC-BY 2.0)

Berühmt wurde Sam Zeloof damit, dass er in der Garage seiner Eltern Transistoren herstellte. Sein letzter Meilenstein: Ein Chip mit 1.200 Transistoren, hergestellt mit gebrauchten Maschinen und einem DLP-Projektor. Vor einigen Wochen kam dann die Nachricht, dass Zeloof ein Unternehmen namens Atomic Semi gegründet und 15 Millionen US-Dollar Risikokapital eingesammelt habe. Dessen Mission: Die Halbleiterfertigung radikal zu vereinfachen. Wie, dazu schweigt Zeloof. Mehrfache Nachfragen von Golem.de und anderen Medien blieben unbeantwortet.

Auf der Homepage des Unternehmens, das Jim Keller, ehemals CPU-Entwickler bei AMD und Apple, als Berater und OpenAI als Investor gewann, heißt es lapidar "Atomic Semi baut eine kleine, schnelle Halbleiterfabrik". Im Twitter-Feed des Unternehmens finden sich einige Bilder von Atomen, eines scheint eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines winzigen Unternehmenslogos zu sein. Außerdem gibt es noch Stellenangebote. Zur Funktion der geplanten Fab kein Wort, aber Zeloof hat einige Hinweise hinterlassen.

Ursprünglich nahmen wir an, Zeloof plane einen 3D-Drucker für Mikroelektronik, also eine kompakte und leicht zu benutzende Version seines Garagen-Labors. Hier hat uns unsere Phantasie aber wohl in die falsche Richtung geschickt. Zeloofs privater Twitter-Feed deutet etwas anderes an: Eine Verkleinerung der Strukturgrößen, durch eine Übertragung des bisherigen Ansatzes auf andere Fertigungstechnik.

Maskenlose Lithografie mit feinerem Werkzeug

Bislang hat Zeloof mit sogenannter maskenloser Lithografie gearbeitet. Anders als in der industriellen Halbleiterfertigung werden hier keine Fotomasken benutzt, um Muster auf einen mit lichtempfindlichem Lack beschichteten Wafer zu übertragen. Teile des Lacks werden entwickelt, der Rest abgewaschen. Die abgedeckten Teile sind dadurch vor der nachfolgenden Behandlung, etwa Ätzen oder Dotierung, geschützt.

Zeloof nutzte bislang zur Belichtung einen DLP-Projektor, der mit einer angepassten Optik ebenfalls Hell-Dunkel-Muster auf kleine Flächen projiziert und so Teile des Lacks entwickelt. Und damit kommen wir zurück zu Zeloofs Tweet vom 21. Juli 2022. Dort heißt es: "Bei Alibaba kann man für <0,5 Millionen US-Dollar alles kaufen, um 5-nm-Transistoren herzustellen"; es folgt eine Liste, auf der ein Rasterelektronenmikroskop (REM) steht – neben Maschinen zur Metallbeschichtung und zum Aufwachsen von Atomlagen.

Wenige Stunden, bevor wir Atomic Semi diesen Text schickten, veröffentlichte Zeloof ein Bild eines Geräts, das ein REM mit sogenannter Ionenfeinstrahlanlage (gebräuchlicher ist die Abkürzung FIB für Focused Ion Beam) zu zeigen scheint. Mit diesen Hinweisen und Zeloofs bisherigem Vorgehen ergibt sich ein Bild, wie Atomic Semi fertigen dürfte: Mittels FIB lassen sich, wie wir bei unserem Besuch in Globalfoundries' Fab 1 gezeigt bekamen, Teile der Oberfläche eines Objekts entfernen. Und ein Elektronenmikroskop kann Fotolack belichten, ähnlich wie der Projektor.

Die Belichtung mittels Elektronenmikroskop ist allerdings keineswegs neu. Sie wird als Elektronenstrahllithografie (Electron Beam Lithography, EBL) bezeichnet, eine Reihe von Firmen baut solche Anlagen, etwa Vistec aus Jena. Tatsächlich eignet sich EBL zur Belichtung der Transistoren in 5-nm-Prozessen (die deutlich größer sind als 5 nm): Damit sollen Auflösungen von 10 nm erreichbar sein.

Wenn es ein REM für unter 100.000 US-Dollar bei Alibaba zu kaufen gibt, warum geben dann die großen Halbleiterhersteller wie TSMC, Samsung und Intel Milliarden für die komplexen und teuren EUV-Belichter von ASML aus? Werfen wir einen genaueren Blick auf EBL.