Intel neemt voorsprong met ‘uitgerekt silicium’

Een ander voornemen betreft de volledige omschakeling op ‘wafers’ (chipplakken) met een doorsnee van 300 mm. Die stap is met de huidige generatie al ingezet, al werkt Intel momenteel ook nog met wafers van 200 mm. Zeer opmerkelijk is echter de mededeling dat Intel er in is geslaagd ‘uitgerekt silicium’ op korte termijn praktisch toepasbaar te maken. Volgens Intel maken de extra processtappen een chip slechts 2 procent duurder. De fabrikant wil in de tweede helft van 2003 beginnen met de massaproductie in de VS, in 2004 gevolgd door de fabriek in Ierland. Prestatieverbetering In ‘strained silicon’ is het kristalrooster licht uitgerekt. Hierdoor kunnen elektronen zich makkelijker een weg banen door het materiaal. Nog onduidelijk is tot welke prestatieverbetering dit leidt. Josh Walden, manager van Intels Ierse chipfabriek Fab 24: “We zien een snelheidsverbetering van 10 tot 20 procent voor onze transistors bij gebruik van uitgerekt silicium. Hoe zich dat vertaalt in processorsnelheid weten we pas als we de componenten werkelijk produceren. We doen geen voorspellingen, behalve dat een processor met deze 90 nanometer-technologie sneller dan 3 gigahertz zal draaien.” Intel is niet scheutig met informatie over de manier waarop het uitgerekt silicium heeft vervaardigd en dit materiaal grootschalig denkt te kunnen toepassen. De concurrentie luistert immers mee. Wel zal de fabrikant in december een tipje van de sluier oplichten op een conferentie in San Francisco. Pas bij de eigenlijke introductie zijn meer technische bijzonderheden te verwachten. De meeste experimenten met uitgerekt silicium berusten op een dunne laag actief silicium die bovenop een dikkere laag silicium-germanium wordt aangebracht. Het kristalrooster van het silicium wordt door de grotere germaniumatomen enigszins uitgetrokken, waardoor de elektronen minder een zigzagkoers hoeven te volgen en sneller kunnen doorstromen. Dat het mogelijk is de vinding in massaproductie te kunnen nemen, zegt Intel te hebben aangetoond door in zijn proeffabriek in Hillsboro (Oregon) statische geheugenchips (SRam’s) met uitgerekt silicium te maken op wafers van 300 millimeter. Walden: “Als je een nieuwe technologie ontwikkelt, doe je dat doorgaans met geheugenchips. Daarmee is het makkelijker defecten op te sporen. We hebben een zeer grote SRam van 52 megabit gebruikt omdat die bij implementatie in een microprocessor meteen dienst kan doen als cache-geheugen.” Op een wafer van 300 millimeter passen met de nieuwe 90 nanometer-technologie maar liefst honderdtwintig miljard transistors. Dat is ongeveer het dubbele van wat met het huidige 0,13-micron-procédé mogelijk is. Walden wijst er echter op dat iedere nieuwe processorgeneratie, dus ook de Prescott, meer voorzieningen heeft die de chipomvang weer doen toenemen. Pioniers De idee van opgerekt silicium is zeker niet nieuw. Fabrikanten als IBM en Hitachi en diverse universiteiten doen al zeker tien jaar fundamenteel onderzoek op dit terrein. Ook startende bedrijfjes als het Amerikaanse AmberWave Systems, opgericht door oud-medewerkers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT), zeggen hierin grote vooruitgang te hebben geboekt. Hoewel IBM doorgaat voor de uitvinder van het ‘strained silicon’ is dat strikt gesproken niet helemaal juist. Pionierswerk op dit gebied werd eind jaren tachtig al verricht door de Stanford Universiteit en Bell Labs, de onderzoekstak van telecombedrijf AT&T. Stanford-onderzoeker Jeff Welser vertrok naar IBM en zette daar zijn onderzoek voort. Vorig jaar zomer meldde IBM tijdens een conferentie in Japan dat een doorbraak was bereikt in het laboratorium. In uitgerekt silicium bleken elektronen zich 70 procent sneller te verplaatsen. Volgens schattingen van IBM zouden chips met deze techniek tot 35 procent sneller kunnen werken.