Mikroelektronik

Die Mikroelektronik ist ein Teilgebiet der Elektrotechnik bzw. der Elektronik, welches sich mit der Miniaturisierung von elektronischen Schaltungen befasst.

Die Mikroelektronik hat zwei Hauptmerkmale


Seit Gordon Moore 1965 das nach ihm benannte 'Gesetz' formulierte, dass sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip alle zwölf Monate (später achtzehn Monate) verdopple, hat die Mikroelektronik tatsächlich sowohl in Hinblick auf Integrationsdichte als auch bei der Verkleinerung der Strukturen kontinuierliche Fortschritte gemacht.

Der Treiber für die Verkleinerung der Strukturen ist die Senkung der Fertigungskosten. Die Fertigung von Mikrochips erfolgt auf Halbleiterscheiben (Wafer) konstanter Größe. Daher lassen sich die Fertigungskosten zunächst als Summe der Prozesskosten pro Wafer beschreiben (mit einer gewissen Abstraktion und unter Vernachlässigung der Kosten für Test und Gehäusung der ICs).


Insofern gibt es auf die Fertigungskosten pro Chip zwei Hebel


Ersteres nimmt durch die Minimierung der Strukturbreite überproportional zu (Flächenreduktion = Längenmassreduktion^2 + bessere Randausnutzung - nichtlineare Effekte).

Zweiteres (die Prozesskosten der Strukturierungsprozesse und die Anzahl notwendiger Prozessschritte) nehmen jedoch mit steigender Miniaturisierung meist ebenfalls zu. Bis heute (2004) hat die Halbleiterindustrie damit eine durchschnittliche Fertigungskostenreduktion von 30% pro Jahr erreicht. Ein mögliches Szenario kann es sein, dass die Zunahme der Prozesskosten bei Annäherung an physikalische Grenzen nicht mehr hinreichend durch die Einsparung der Chipfläche kompensiert werden kann und der Fortschritt in der Miniaturisierung sich dadurch verlangsamt bzw. endet.

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