Chip-Material der Zukunft: SiC

Hardware Ein Durchbruch in der Fertigung von Wafern aus SiC - Siliziumcarbid - gelang den japanischen Forschern der Toyota Central R&D Laboratories. Größter Vorteil soll die sehr geringe Verunreinigung in der Kristallstruktur sein.

Der Halbleiter Siliziumcarbid - SiC oder auch Carborund genannt - ist eine Zusammensetzung aus gleichen Mengen Kohlenstoff und Silizium, was nicht nur extrem Hart sondern auch sehr temperaturwechselbeständig ist. Außerdem soll SiC sehr wärmeleitfähig und verschleißfest sein, was durch die spezielle Struktur des Materials ermöglicht wird, welche einem Diamanten sehr nahe kommt. Bis Dato wurde SiC nur sehr selten in der Welt der Elektronik eingesetzt, weil es durch die hohe Härte und den dem Schmelzpunkt von 2700 Grad Celsius (normales Silizium besitzt einen Schmelzpunkt von gut 1400 Grad Celsius) einfach zu schwer zu bearbeiten ist. Das bei normalen Silizium Wafern verwendete Zonenschmelzverfahren ist daher bei SiC nicht zulässig.
Dieses Problem wurde allerdings durch die Entwicklungsarbeit der japanischen Forscher gelöst, denn bei dem erarbeiteten Verfahren entstehen die Siliziumcarbid-Schichten in mehreren Schritten durch die Verwendung von Hochtemperatur-Gas, welches auf hochreinen Oberflächen kristallisiert. Diese neue Methode soll die Fehleranfälligkeit gegen andere Verfahren um zwei bis drei Mal reduzieren.
Derzeit können aber nur 75 Millimeter große Wafer hergestellt werden, was schon noch ein gutes Stück von der heute üblichen Wafer-Größe von 300 Millimetern abweicht, jedoch will man dieses Defizit durch fieberhafte Forschungsarbeiten eindämmen.

Bei höheren Temperaturen verträgt Siliziumcarbid wesentlich stärkere Felder als herkömmliches Silizium, was bedeutete, dass in der fernen Zukunft alle Arten von Chips aus dünneren Halbleitern bestehen könnten. Dadurch könnte man nicht nur die Verlustleistungen enorm senken, sondern auch die Stromaufnahme. Außerdem könnte man aus SiC bestehende Chips höher takten, bei gleichzeitig geringerer oder gar fehlender Kühlung. Diese Tatsache dürfte für die Raum- und Luftfahrt Industrie große Vorteile bringen. In diesen Bereichen wären wesentlich leichtere Antriebe möglich, auf Grund der fehlenden Kühlung.
Für den Otto-Normal-Verbraucher sei es Möglich elektronische Geräte herzustellen die robuster, leistungsfähiger und zugleich hitzeunempfindlich sind. Die Taktraten zukünftiger Prozessoren würden massiv in die Höhe getrieben werden können, ohne aufwendiger - lauter - Kühlung.

Bevor wir aber in den Genuss der neuen Technik kommen, werden laut dem Forschungsleiter Masato Kimura noch etwa sechs Jahre vergehen.

Quelle: Computerbase.de

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