Fertigungsverfahren und Atomdicke

[jusaca]

Wir haben heute in Physik besprochen, dass n oder p dotierte Silizium Wafer einen Atomradius von etwas 10nm besitzen.
Wenn man bedenkt, dass wir bereits bei der 32nm-Fertigung angelangt sind, frage ich mich, ob es sein kann, dass dann nur 3 Atomschichten zwischen den einzelnen Transisitoren sitzen?
Bzw. was bedeutet eigentlich genau "32nm-Fertigung"? Was ist da 32nm groß? Ein einzelner Transistor oder irgendeien Isolationsschicht?

Außerdem ist mir zwar bewusst, dass der Tunneleffekt ein immer schwerwiegenderes Problem darstellt und Leg-Ströme immer größer werden, aber ich kann mir ehrlich gesagt nicht vorstellen, dass drei (!) einzelne Atome noch irgendwas isolieren können....?

Grüße
jusaca


PS: Ich war mir mit der Zone nicht ganz sicher... aber ich denke, hier passt es noch am besten

 

[Lar337]

Gatelänge eines Transistors

 

[surfix]

32nm steht für die strukturbreite.

Das hängt auch mit der Gate - Länge zusammen.

 

[Merle]

Die fortschreitende Miniaturisierung von Halbleiterschaltelementen sorgt allerdings dafür, dass mehr als ein Kern auf einen Mikrochip passen. In der neuesten Prozessorgeneration ist ein einzelner Transistor nur noch 45 Nanometer groß. So werden heute (2008) bis zu 1,9 Milliarden Transistoren in einem Prozessor verbaut.[2] Mit den derzeit verwendeten Fertigungsmethoden soll es nach Angaben der Hersteller sogar möglich sein, Transistoren bis zu einer Größe von nur 32 Nanometern zu erzeugen. Durch die EUV-Lithografie sollen noch kleinere Strukturen möglich sein.[2] Die Entwickler werden jedoch bei einer bestimmten Größe auf nicht vorhersehbare Quanteneffekte stoßen, die die konventionelle Herstellung immer kleinerer Strukturen unmöglich machen. Langfristig werden aber sehr wahrscheinlich sogenannte Quantencomputer die klassische Transistortechnik ablösen.

So wie ich das verstehe die Größe eines Transistors. Gatelänge ist immer etwas kleiner als die Fertigung selbst.

Zum Vergleich: Transistoren aus der Halbleiterfertigung mit 90 nm haben eine Gatelänge von ca. 50 nm

Quellen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Prozessor_(Hardware)#Prozessor-Kern
http://de.wikipedia.org/wiki/Mooresches_Gesetz#Technische_Grenzen

 

[rony]

also ich denke nicht, das ein atomradius (RADIUS !!!!) 10nm ist, somit wäre der durchmesser 20nm.

1 atom is so ca 1fm groß (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/51/Helium_atom_QM_DE.svg)

und solche strukturbreiten wird man nicht machen können

edit: muss mich verbessern, ein atom hat einen durchmesser von 0,1nm

 

[kaigue]

Du hast recht... 3 Atome geschichtet können in der Tat wenig isolieren. Das hängt mit dem Wellencharakter von Elektronen zusammen (siehe Quantenmechanik, Compton-Effekt).

Hat man aber durch die Dotierung und noch andere Dinge (die ich aus dem Kopp gerade nicht weiß ) in den Griff bekommen.

Bin auch gerade dabei, mich da etwas einzulesen.

 

[Verata]

Des Weiteren kommt hier die Heisnbergsche Unschärferelation zum Tragen. Diese besagt das die Ungenauigkeit des Impulses und die Ungenauigkeit der Position also Produkt größer seien müssen als das Quantum der Wirkung. Ein weiteres Problem ist, das man den Chip bei sehr kleinen Strukturen auf den absoluten 0-Punkt kühlen müsste, um zu verhindern das sich nicht im Kristallgitter gebundene Atome (die es immer gibt) frei bewegen.
mfg Verata

 

[totosati]

wenn ich mich an mein studium da recht erinner kristallisiert silicium und auch die meisten silicium dotiertel HL im zinkblendegitter, bzw diamantstruktur.... die dotieratome ordnen sich dann mit in diese kristallstruktur ein, sodass du so oder so vonnem atomradius von 10nm nich sprechen kannst. außerdem wär das ma n verdammt riesiges atom ^^

silicium hat n atomradius von irgendwo um die 100-200picometer also 10^-12 und nich 10^-9, wäre also noch 100 mal kleiner als 10nm.... wie groß jetz aber das zinkblendegitter is weiß ich grad nich mehr.
die meisten probleme kommen erstma durch die quanteneffekte, wie hier shcon einige beschrieben haben, weil dort je nach temperatur, frequenzen oder spannungen lustige effekte auftreten, die man nu wirklich nich mehr gebrauchen kann (zumindest nich inner cpu) viel schwieriger is im moment aber eher die fertigung überhaupt hinzukriegen......

ach und btw. dieser quantencomputer von dem schon seit mindestens 10 jahren die rede is, da kommen die immer noch nich vernünftig vorran, immerhin hamse schomma programme dafür geschrieben, nur die hardware fehlt..... naja quantenmechanik is halt schwierig woll

 

[surfix]

Beim absoluten 0 Punkt hört ja die Elektronenbewegung auf.

 

[totosati]

@surfix.... definitiv nicht ^^

würden die elektronen aufhören sich zu bewegen, dann würden sie nicht mehr existieren (debroglie wellen), das wäre ein widerspruch zur thermodynamik (aber auch erhaltung der massen usw)

außerdem wie soll denn bitte supraleitung funktionieren, wenn die elektronen sich nich mehr bewegen? (okay allzu viel bewegen tunse sich bei supraleitung auch nich )

 

[surfix]

Supraleitung heiß ja das es so gut wie keinen widerstand mehr gibt.

 

[kaigue]

Ja, und trotzdem brauch es Elektronen, um einen Strom zu erzeugen. Und die müssen sich wohl bewegen.

 

[flickflack]

@totosati

Du verwechselst Atome mit Elektronen.

scusi, ich hab surfix gemeint


Um mal was zum Topic zu schreiben...

1. Also ich denke es liegt auch an der Atomanordnung, also dem Gitter (da gibts ja verschiedene --> Graphit ist da eher 2 dimensional, was da nun beim Siliziumwafer eingesetzt wird... k.A.
Auf jeden Fall benötigt man sehr viel Energie, um die Atome auszurichten - Das ist bei Solarzellen auch so und wird oft von den "Grünen" vergessen).
2. Dazu kommen ja noch die high-k metal Isolatoren.

 

[totosati]

nene, die elektronen bleiben nicht stehen beim nullpunkt.... die atome schon viel eher
supraleitung hat wieder was mit der unschärferelation zu tun.... der widerstand is = 0 weil der ort der elektronen unbestimmt is, weil der impuls absolut bestimmt werden kann..... es bilden sich bei supraleitung cooper paare, die durch die stillstehenden atome nur eine richtung haben können p=m*v also is der impuls eindeutig bestimmt
aber das hat jetz eigentlich relativ wenig mit dem thema zu tun

btw, sollten irgendwo meine zahlen nich ganz richtig sein..... das fach war echt zum kotzen ^^

 

[surfix]

Oh. Ich hab wohl Atome mit Eletronen verwechselt.

Ich bitte im Vergebung

 

[Topas93]

Also sind die 45nm struckturbreite die größe eines transis inklusive der gatelänge... oder wie ^^

 

[kaigue]

Diese "45nm" beziehen sich auf den Durchmesser einens Transistors. Das Gate ist wohl ein Teil des Transistors - glaube ich.

http://www.au-ja.de/artikel-intel45nm-1.phtml

Les dich mal ein bisschen in die Therie eines Transistors ein. Dann verstehst du das schon.

Hier ein paar Stichwörter:
MOSFET, high-k, Compton, Slizium, Halbleiter, Dotierung, Quantenmechanik, debroglie

Die Effekte, die in einem Transistor zu tragen kommen sind allesamt quantemechanischer Natur.

 

[Topas93]

bis auf compton und debrogle kann ich mit allen begriffen was anfangen....
Nun ja was passiert den quanten mechanisches in der cpu?

 

[oldmanhunting]

Also ich verstehe nur Bahnhof!
Weiss aber jetzt schon, dass ich so einen 32nm Prozessor nicht will, weil meine Frau kann es nicht haben, wenn Atome vom Prozessor im Tepichboden rumfliegen.

Duck und weg!

 

[Verata]

Um das einmal klar zu stellen, das Borsche Atommodell ist schon lange überholt und hinfällig. Das ist nur leider noch nicht im Lehrplan angekommen. Elektronen bewegen sich gar nicht solange sie an einen Kern gebunden sind. In diesem Zustand sind sie mit sich selbst konstruktive interferierende Wellen der De Brogli Wellenlänge. Seit Schrödinger wissen wir, das sich ein beobachtetes Elektron mit einer hohen Wahrscheinlichkeit in einem bestimmten Bereich befindet, der dich nach der VSEPR Theorie errechnen lässt. Mit diesen Elektronen hat elektrischer Strom nichts zu tun. Freie und gebundene Elektronen sind so unterschiedlich, das man sie eigentlich nicht in einem Satz erwähnen sollte. In jedem Kristallgitter gibt es freie Atome, die sich am absoluten Nullpunkt nicht mehr bewegen. Das Rechnen mit Elektrischem Strom halte ich in einer Größenordnung im einstelligen Nanometerbereich für unmöglich. Man könnte allerdings chemisch mit Makromolekülen (z.B. DNS Stücken) rechnen.
mfg Verata