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Der Schicht-Chip

Ein Blick in die Halbleiterindustrie zeigt: Silizium allein genügt nicht mehr. Motorola schichtet Galliumarsenid auf Computer-Chips.




Silizium, der Symbol-Stoff der Informationsgesellschaft, wird langsam alt: Das chemische Element aus der vierten Hauptgruppe des Periodensystems ist für Computer, wie sie sein könnten, nicht gut genug. Der Chip der Zukunft braucht auch Licht aussendende Eigenschaften, um in optischen Breitband-Anschlüssen, in videofähigen Mobiltelefonen der UMTS-Generation oder in modernen Sicherheitssystemen in Autos genutzt werden zu können. Dafür muss sich aber Silizium mit Licht aussendenden Halbleitern wie zum Beispiel Galliumarsenid, Indiumphosphid oder Galliumnitrid verbinden lassen. Alle Versuche, diese Werkstoffe mit in Silizium integrierten Schaltkreisen zu kombinieren, schlugen bisher fehl.

In den Motorola-Labors nahe Chicago ist das Meisterstück nun aber doch gelungen. Silizium und Galliumarsenid (GaAs) lassen sich "zusammenpacken". Die Lösung für dieses Problem ist, eine Schicht zwischen Silizium und dem optischen Halbleiter einzuziehen. Dabei kommt es auf die richtige Mischung dieser Schicht an. Es muss sich um ein Material handeln, das sich sowohl mit Silizium als auch mit Galliumarsenid verbinden lässt und das gleichzeitig in der Lage ist, Spannungen zwischen den beiden Materialien auszugleichen.

Das Rezept dafür ist streng geheim, denn "wenn diese Entwicklung zur Marktreife gebracht werden kann, könnte die Industrie von Grund auf revolutioniert werden", sagt Motorolas Vizepräsident und Technologie-Hauptverantwortlicher Dennis Roberson. 270 Patente wurden für das Verfahren angemeldet. Die Motorola-Tochter Thoughtbeam Inc. wird die Fertigung übernehmen.

Parallel forscht man bereits an noch schnelleren Chips in Schichten; "Unser nächstes Ziel ist es, Indiumphosphid auf Silizium zu züchten, um es bei der Glasfaser-Kommunikation einsetzen zu können", sagt der Direktor der Motorola-Labors Jim Prendergast. Die Innovation könnte auch dem mörderischen Preisverfall bei Halbleiterprodukten entgegenwirken.

Mit den neuen Chips hat Motorola gute Chancen. Wenn nichts schief geht und in der industriellen Fertigung keine unerwarteten Störfälle auftreten, könnten sie 2003 bereits auf den Markt kommen. "Über 90 Prozent der heute verlegten Glasfasernetze werden kaum oder gar nicht genutzt, unsere Technologie könnte der Anstoß einer weit reichenden Nutzung dieser Übertragungswege sein", sagt Analyst Bob Merritt von Semico Research Corporation.

Der GaAs-auf-Silizium-Chip könnte sich auf den Datenhighways der Zukunft gut entfalten. Und reden nicht alle ständig auch von schnellen Video-Handys mit rasantem Internet-Anschluss? Schicht-Chips, so scheint es, sind eine Erfindung, über die zwar nie einer geredet hat, auf die aber doch alle gewartet haben.

Weitere Informationen über den Schicht-Chip und Thoughtbeam Inc. unter www.motorola.com