Lithographie: Russland entwickelt erstes eigenes System zur Chipherstellung

Die russische Firma Zelenograd Nanotechnology Center (ZNTC) und die belarussiche Firma Planar haben bekannt gegeben, ein erstes eigenes Lithographiesystem entwickelt zu haben. Die Maschine wurde angeblich abgenommen und befinde sich aktuell in der Testphase.

Ob die Entwicklung dieses Lithographiesystems mehr als nur von symbolischer Bedeutung ist, bleibt allerdings abzuwarten. In Folge des Ukrainekriegs unterliegt Russland schon seit längerem westlichen Sanktionen, die Ausfuhren von Mikrochips nach Russland, sowie Maschinen zur Fertigung solcher Chips untersagen.

Funktionsweise Fotolithografie

Bei der Fotolithografie handelt es sich um einen wichtigen Prozessschritt der Chipherstellung. Vereinfacht gesprochen wird mittels einer Schablone („Fotomaske“) ein Schaltkreismuster auf den sogenannten Wafer projiziert. Der Wafer ist mit lichtempfindlichen Fotolack beschichtet. Der Fotolack wird nach dem Belichten abgelöst. In die somit entstehenden Freiräume kann dann im nächsten Schritt mit chemischen und/oder physikalische Methoden Material eingebracht werden, um einen elektrischen Schaltkreis herzustellen. Der Prozess kann mehrfach wiederholt werden, um komplexe Schaltungen zu ermöglichen. Um die Schaltungen immer dichter aneinander packen zu können, ist das „Auflösungsvermögen“ wichtig, beziehungsweise die sich daraus ergebende Strukturgröße. Geringere Strukturgrößen sind hierbei besser, da sie kleinere Chips respektive mehr Schaltkreise auf der gleichen Fläche erlauben.

30 Jahre hinterher

Die nun angeblich fertig entwickelte Maschine hätte das Potential den Bedarf an Mikrochips in Russland zu lindern, allerdings kann aus den wenigen zur Verfügung stehenden Informationen geschlussfolgert werden, dass das Lithographiesystem von ZNTC und Planar „nur“ eine Strukturgröße von ungefähr 350 Nanometer (nm) unterstützt. Damit würde die Maschine ungefähr 30 Jahre dem aktuellen Stand der Technik hinterher hinken. Eine Strukturgröße von 350 nm bis 250 nm kam zum Beispiel bei Intel zuletzt beim Pentium II zum Einsatz, welcher zwischen 1997 und 2001 produziert wurde und maximal 450 MHz lieferte. Im Hause AMD wurde diese Strukturgröße für den „K6“ eingesetzt (bis 300 MHz Takt), welcher der Vorgänger vom namentlich deutlich bekannteren „Athlon“ (K7) war.

Da die Leistungsfähigkeit eines Mikrochips nicht alleine durch die Strukturgröße bestimmt wird, sondern zum Beispiel auch durch das Designkonzept, beziehungsweise die Befehlssätze (CISC, RISC), kann zur Leistungsfähigkeit der Chips, die auf ZNTCs neuem Lithographiesystem beruhen, nur Vermutungen angestellt werden. In jedem Fall kann aber davon ausgegangen werden, dass hier keine hoch performanten Mikrochips produziert werden können. Allerdings ist das auch nicht für alle Anwendungsgebiete notwendig. Im Bereich der Haushaltselektronik zum Beispiel bedarf es keiner allerneusten Technik und auch im militärischen Bereich ist nicht nur High-End von Nöten.

Die Entwicklung der jetzigen Prozesstechnologie kann aber auch nur der Forschung dienen und als Zwischenschritt angesehen werden. ZNTC hat bereits angekündigt, im nächsten Schritt eine Fertigung mit 130 Nanometer bis 2026 entwickeln zu wollen.

Zum Vergleich: Intels aktuelle CPU-Generation wird von TSMC teilweise im 3-Nanometer-Verfahren produziert, auch Anbieter wie Apple setzen auf TSMCs neuesten Prozess.