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Miniaturisierung als Katalysator für Erfolg.

Treiber der anhaltenden Erfolgsgeschichte der Halbleiterbauelemente ist die kontinuierliche Miniaturisierung ihrer Strukturen. So lagen die Strukturbreiten des häufig als „erster Mikroprozessor überhaupt“ bezeichneten Intel 4004 Chips aus dem Jahr 1971 bei 10 µm – also einem hundertstel Millimeter. Wahre Monster im Vergleich zu heute, wo die Chiphersteller von 10 Nanometer Strukturbreite und weniger reden. Faktor 1000. Dieser Schrumpfungsprozess, den der Amerikaner Gordon Moore, Mitbegründer von Intel, bereits 1965 vorhergesagt hatte, bringt gleich drei entscheidende Vorteile mit sich. Allen voran die damit einhergehende Leistungsexplosion in Form von höherer Rechengeschwindigkeit. Wobei die Taktrate von damals 108 kHz auf mittlerweile mehrere GHz, also um weit mehr als den Faktor 1.000, gesteigert werden konnte. Neben der höheren Rechenleistung nimmt der Platzbedarf ab – und das sogar im Quadrat zur Verkleinerung der Strukturbreite. Das bedeutet niedrigere Herstellkosten pro Strukturelement und eine erheblich höhere Packungsdichte. Darüber hinaus wird für den Betrieb weniger Energie benötigt, was bedeutet, dass Batterien länger halten. Dies ermöglicht das aktuelle Zeitalter des Mobile Computing und vieles mehr und verringert die Umweltbelastung durch Cloud Computing und Big Data mit seinen immensen Serverfarmen. Und so klingen die Resultate der Miniaturisierung wie ein leicht veränderter, olympischer Dreiklang: Schneller, sparsamer, günstiger. Überträgt man diese Entwicklung beispielsweise auf die Luftfahrt, würden Passagierflugzeuge innerhalb weniger Minuten von Kontinent zu Kontinent fliegen, dabei kaum Kerosin verbrauchen und tausende von Passagieren transportieren. Zu Kosten, die aus der Kaffeekasse zu bezahlen wären.

Hochempfindliche Herstellprozesse

Die Herstellprozesse in der Halbleitertechnik sind höchst anspruchsvoll und empfindlich. Das fängt schon beim Ziehen des einkristallinen Ingots für die Wafer an und geht bis zur Kontaktierung und finalen Verpackung des fertigen Chips. Entscheidende Bedeutung für die Miniaturisierung hat die Lithografie. Denn in dem sich mehrdutzendfach wiederholenden Belichtungsprozess werden auf dem Siliziumwafer die Strukturen für Leiterbahnen, Transistoren und weitere Funktionselemente vorgezeichnet. Höchste Sauberkeit, randscharfe Abbildung unvorstellbar kleiner Strukturen, hochdynamische, aufeinander abgestimmte Bewegung von Masken und Wafern in den Lithografiemaschinen – die Grenzen des technisch machbaren werden hier von Chipgeneration zu Chipgeneration immer weiter verschoben. Auch mit Hilfe von PI.

Bei vielen Prozessschritten beteiligt

Neben der Lithografie, für die PI Hochpräzisions-Positionierkomponenten liefert, sind PI Komponenten und (Sub-)Systeme auch bei vielen weiteren Prozessschritten in der Herstellung von Halbleiterbauelementen im Einsatz – beispielsweise in Systemen für die Qualitätssicherung.

PI ist der Partner für Bewegungs- und Positionierlösungen für so verschiedene Systeme wie:

Laseroptiken
Lithografieoptik
Maskenausrichtung

und für Aufgaben wie

Maskeninspektion
Waferinspektion
Dicing

und viele mehr.

Der Kunde im Fokus: Weit mehr als Technologie, Komponenten und Systeme

In all diesen Systemen und Anwendungen, spielt die Fähigkeit, Objekte mit Nanometerpräzision und hoher Dynamik zu bewegen und zu positionieren, oder auch eine Position auf Dauer, ohne Stromzufuhr, präzise zu halten, eine entscheidende Rolle.

Dafür bietet PI jahrzehntelanges Know-how und eine große Bandbreite an Technologien – angefangen bei Piezokomponenten, die in der Tochtergesellschaft PI Ceramic entwickelt und hergestellt werden, über Sensorik, piezo- und elektromagnetische Antriebe bis zu Controllern, Software und Firmware – sowie darauf basierende Komponenten und Systeme.

Zusammen mit unserer Tochtergesellschaft ACS, einem Markt- und Technologieführer in der Controllertechnologie, ermöglichen wir auch die Ansteuerung von hochkomplexen Mehrachssystemen, für die nächste Generation anspruchsvoller Anwendungen in der Halbleiterfertigung bis hin zu EUV-L.

Aber das allein genügt nicht. Es ist unsere lange Erfahrung als Lieferant für führende Systemintegratoren der Halbleiterfertigung, die uns in die Lage versetzt, die hohen Anforderungen dieser Industrie zu verstehen und zu erfüllen. Mit kundenspezifisch vereinbarten Service Level Agreements (SLA) und einem globalen Serviceteam können wir auf kurzfristig eintretende Störungen zeitnah reagieren. Dafür haben wir in Nähe der weltweit wichtigsten Halbleiterproduktionsstandardorte Service-Hubs mit hochqualifiziertem Personal aufgebaut, dort halten wir für alle kritischen Bauteile und Baugruppen Ersatzteile vor. Basierend auf umfangreichen Langzeittests unserer Komponenten unter verschiedensten klimatischen Bedingungen, und einer Copy-Exactly-Strategie, bieten wir unseren Kunden von vornherein hohe Sicherheit gegen Ausfall, also hohe Uptime. Außerdem hat PI Reinräume geschaffen, die sogar die außergewöhnlichen Sauberkeitsanforderungen erfüllen, die bei der Herstellung von Komponenten für die EUV-Lithographie erforderlich sind.

Das nächste „Big Thing“ im Fokus

Die Erfolgsfaktoren der Halbleiterindustrie, insbesondere die weitere Miniaturisierung von Strukturen, werden Innovationen für lange Zeit sichern. Und PI hat spannende Antworten für die steigenden Anforderungen an Präzision in Bewegung und Positionierung. Aber die Halbleiterindustrie verändert sich heute schneller als je zuvor seit Erfindung des integrierten Schaltkreises. Während Moores Gesetz unermüdlich immer kleinere Strukturgrößen und höhere Leistung und Effizienz ermöglicht – ganz nach dem Motto „Erreiche Mehr mit Weniger“ – geht es schon lange nicht mehr nur um kleinere Transistoren auf größeren Wafern. Mittlerweile werden neben der Mikroelektronik mikrooptische Komponenten hergestellt, und es entstehen völlig neue Computer- und Kommunikationsparadigmen, die die Geheimnisse der Quantenwelt nutzen. Wenn sich die Anwendungen ändern, ändern sich auch die Chips, und die Revolution schreitet voran. PI ist genau dort und arbeitet mit den Führungskräften des Wandels zusammen.

Haben Sie Fragen zu unseren Lösungen? Unsere Spezialisten helfen Ihnen gerne weiter!