Sam Zeloof: Student baut Chip mit 1.200 Transistoren

In seiner Garage hat Sam Zeloof den Z2 fertiggestellt und merkt scherzhaft an, Moore's Law schneller umgesetzt zu haben als Intel selbst.

Artikel veröffentlicht am 23. Januar 2022, 13:52 Uhr, Marc Sauter

Der Z2 neben dem Z1 (Bild: Sam Zeloof)

Seit er ein Teenager ist, fertigt Sam Zeloof per Hand selbstentwickelte Chips. Mittlerweile ist er bei der zweiten Generation angelangt: Der Z2 weist 100 Transistoren (FETs) auf, gebaut wurde er in der Garage von Zeloofs Eltern in New Jersey. Eine Reportage von Wired erläutert die Hintergründe und auch, wie der 22-jährige Student vorging.

Während der Z1 noch mit gerade einmal sechs Transistoren und 1751 μm als Testlauf zu verstehen war, ist der Z2 drastisch komplexer und wird mit einem 300-nm-Verfahren (0,3 μm) gefertigt. Zeloof hat den Chip mit Adobes Photoshop entworfen, da er nur vier Layer aufweist und die Foto-Software daher seinen Ansprüchen völlig genügt.

Statt vollständiger Wafer finden nur einzelne Stücke davon Verwendung, die per selbstgebauter Rotationsbeschichtung mit Fotolack beschichtet und auf einer Camping-Herdplatte getrocknet werden. Anschließend kommt ein zu einem Lithografie-Stepper umfunktionierter DLP-Projektor samt Linsen zum Einsatz, um den Chip zu belichten.

Moore's Law im Schnelldurchgang

Insgesamt werden so ein Dutzend der Z2 mit jeweils hundert Transistoren durch die Maske abgebildet, bevor das Siliziumstückchen in einer Lösung aus Kaliumhydroxid landet. Diese ätzt den Fotolack weg und lässt die nicht nicht vom Licht erfassten Strukturen stehen, woraufhin der Chip gereinigt wird.

Als nächsten Schritt hat Zeloff eine Phosphor-Lösung aufgebracht, welche mit 1.000 Grad eingebacken wird, sodass sich die entsprechenden Atome anlagern, woraus sich schlussendlich die Quelle (Source) und der Abfluss (Drain) der Transistoren bilden. All diese Vorgänge werden noch zwei Mal wiederholt um die Steuerelektrode (Gate) und die Kontakte zu bilden, bevor als vierte Schicht der Metal-Layer auf dieselbe Weise entwickelt wird.

Feines Detail: Auf allen Chips wurden drei tanzende Bären eingearbeitet, diese sind eine Anspielung auf ein Album von Grateful Dead und zugleich eine Widmung an Mark Rothman, einem Zeloff helfenden Ingenieur und zugleich Fan der Band.

Mit 1.200 Transistoren hat der Chip mit den zwölf Z2 deutlich weniger als der 4004 von Intel mit 2.250 - was Sam Zeloof zu einem scherzhaften Vergleich anregte: Laut seiner Trendlinie hat er Intel im Sinne von Moore's Law vermutlich schon mit dem Z3 überholt. Sein aktuelles Projekt umfasst eine Schaltung, die addieren kann.