Miniaturisierung in 3D

Megatrends wie Big Data, Autonomes Fahren oder Künstliche Intelligenz geben den Weg vor: Eine zunehmend vernetzte Welt braucht immer leistungsf?higere Mikrochips. Gleichzeitig sollen sie weniger kosten und weniger Energie verbrauchen. Die 3D-NAND-Technologie tr?gt dazu bei, diese Ziele zu erreichen, indem sie eine weitere Miniaturisierung erm?glicht. Verwendet werden dabei unsere Halbleitermaterialien und machen unser Unternehmen damit zu einem der Treiber der digitalen Welt.

Breites Portfolio für leistungsf?higere Halbleiter 

Dank unserer hochreiner Spezialchemikalien sind Mikrochips im Laufe der Zeit immer kleiner und leistungsst?rker geworden. Wir selbst sehen uns bei diesem Thema nicht umsonst als L?sungsanbieter für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen. Das Spektrum unserer Gesch?ftseinheit Semiconductor Solutions reicht dabei von Lithografie-Produktlinien, zum Beispiel Fotolacken oder Materialien zur gerichteten Selbstausrichtung (Direct Self Assembly, DSA), bis zu Materialien zur Strukturierungsoptimierung. Das klingt kompliziert – und ist es auch. Zur Erkl?rung für alle, die keine Experten sind: Allen Produkten ist gemein, dass sie die Eigenschaften von Mikrochips in Bezug auf Leistung, Kapazit?t, Kosten und Energieeffizienz verbessern.

Burj-Khalifa in Miniatur

Eine Technologie, die derzeit besonders im Fokus steht, ist die 3D-NAND-Technologie. Sie erlaubt, bei der Herstellung von Computerchips die dritte Dimension zu nutzen. M?glich machen dies unsere Depositions-, Strukturierungs- und Spin-on-Dielektrika-Materialien, deren neueste Entwicklungen wir auch im Januar 2019 bei der Consumer Electronics Show (CES) in Las Vegas vorgestellt haben).

Was steckt hinter 3D-NAND? Lange dominierten planare 2D-Chiparchitekturen den Markt. Doch der Trend zur Miniaturisierung sowohl in immer kleineren mobilen Endger?ten wie Smartphones als auch in Rechenzentren sorgt dafür, dass auf gleicher bis weniger Grundfl?che immer mehr Speicher unterzubringen ist. Dem Verkleinern der 2D-Strukturen auf einem Chip sind jedoch Grenzen gesetzt – auf einer endlichen Fl?che war daher keine Steigerung der Kapazit?t mehr m?glich. Eine L?sung musste her und deshalb erweiterte man die Strukturen in den dreidimensionalen Raum.

Einen 3D-NAND-Speicher kann man sich wie ein Hochhaus vorstellen, in dem die Speicherzellen in Schichten übereinander angeordnet sind. Zudem sind sie auch vertikal miteinander verbunden. Durch diese Anordnung der Zellen kann eine h?here Speicherdichte bei gleichbleibender oder sogar kleiner werdender Grundfl?che erzielt werden. Das führt nicht nur dazu, dass die Speicherchips schneller arbeiten und dabei den Energiebedarf deutlich reduzieren. Die dreidimensionale Struktur der 3D-NAND-Technologie erm?glicht au?erdem eine h?here Haltbarkeit, eine schnellere Programmierung sowie eine gr??ere Sicherheit der Daten.

Wie hoch der Grad der Miniaturisierung ist, m?chte ich gerne mit einem Vergleich aus der Architektur veranschaulichen: Rechnet man die Grundfl?che und H?he eines 3D-NAND-Chips mit 64 Schichten in einen Wolkenkratzer um, so erreicht man mit der heutigen Technologie bereits die dreifache H?he des derzeit h?chsten Geb?udes der Welt, dem Burj Khalifa. Und es geht noch mehr: Bereits im laufenden Jahr sollen 96 Schichten und bis 2022 sogar 256 Schichten m?glich sein. Das entspr?che dann dem 11-fachen des Wolkenkratzers in Dubai.

Digitalisierung vorantreiben

Merck ist bei diesen technischen Entwicklungen immer vorne dabei. Denn ich bin mir sicher, dass der Bedarf an gr??eren Speicherkapazit?ten und auch schnellerer Rechenleistung sich auch in Zukunft dynamisch entwickeln wird. Wir setzen daher weiter verst?rkt auf unsere eigene Forschung und Entwicklung speziell bei Halbleitern. Gleichzeitig bauen wir aber unser Gesch?ft mit Elektronikmaterialien durch übernahmen konsequent aus. Erst im April haben wir eine endgültige Vereinbarung zum Erwerb von Versum Materials, Inc. in den USA unterzeichnet, einem weltweit führenden Anbieter von innovationsgetriebenen, hochreinen Prozesschemikalien, Gasen und Ausrüstungen für die Halbleiter-Fertigung.

Zus?tzlich wollen wir uns mit dem Unternehmen Intermolecular st?rken, welches einzigartige F?higkeiten bei der schnellen Prüfung von Materialien für die Produktintegration bietet. In Kombination mit unserer Forschungs- und Entwicklungspipeline k?nnen wir so unseren Kunden Material-Innovationen noch schneller anbieten. Merck wird daher auch in Zukunft mit seinen Halbleitermaterialien weiter dazu beitragen, den digitalen Wandel voranzutreiben.