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Nvidia tritt der Silicon-on-Insulator-Industrievereinigung bei

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Das im Oktober 2007 gegründete SOI Industry Consortium hat sich die Förderung der Silicon-on-Insulator-(SOI-)Technik für Halbleiterbauelemente auf die Fahnen geschrieben. Durch den Beitritt des Grafikchipherstellers Nvidia ist die Industrievereinigung jetzt auf 23 Mitglieder angewachsen. Bisher setzt Nvidia allerdings die SOI-Technik für eigene Produkte noch nicht ein – zumindest soweit öffentlich bekannt. Nvidia hat auch keine eigenen Chip-Fertigungswerke, sondern lässt seine Grafikchips wie auch Hauptkonkurrent AMD bei Auftragsfertigern wie TSMC und UMC produzieren, die übrigens beide – genau wie der AMD- und IBM-Fertigungspartner Chartered aus Singapur – ebenfalls zum SOI Industry Consortium gehören.

Zu den größten Herstellern von Halbleiterbauelementen mit SOI-Technik gehört AMD, wo das Verfahren aber bisher nur für die AMD64-Prozessoren zum Einsatz kommt (und nicht für Grafikchips). AMD kauft dafür SOI-Wafer der Firma Soitec, die nach eigenen Angaben Marktführer bei diesen speziellen Wafern ist. AMD hat seine Fertigungstechnik gemeinsam mit SOI-Pionier IBM entwickelt, auch Chartered kooperiert bei SOI mit IBM. Zu den frühen SOI-Anwendern gehört auch das SOI-Industry-Consortium-Mitglied Freescale (früher Motorola), während Texas Instruments (TI) nicht im Konsortium vertreten ist – anders etwa als die ehemalige Philips-Halbleitersparte NXP, Samsung und STMicroelectronics. Vertreten sind auch die europäischen Forschungsinstitute LETI und die Katholische Universität in Leuven/Belgien (wo auch das IMEC sitzt). Auch die Firma ARM, deren Mikroprozessor- und Mikrocontroller-Designs den Handy-Markt dominieren, mischt beim SOI Industry Consortium mit, ebenso wie der Z-RAM-Erfinder Innovative Silicon.

AMD und IBM verwenden für ihre Prozessoren sogenannte Dünnfilm-SOI-Wafer, bei denen die eigentlichen Siliziumscheiben nur eine dünne SOI-Schichtfolge (das sogenannte vergrabene Oxid, Buried Oxide oder kurz BOX genannt, und eben die Silizium-Funktionsschicht) tragen. Solche stellt außer Soitec auch die japanische Firma Shin-Etsu Handotai (SEH) unter dem Namen Unibond her, die dazu die SmartCut-Fertigungstechnik von Soitec in Lizenz genommen hat, ebenso wie etwa Siltronic. Ein anderes Verfahren für dünne SOI-Lagen nennt sich SIMOX; es kommt etwa bei Sumco zum Einsatz. Auch das von MEMC verwendete NanoTec-Verfahren der Firma SiGen eignet sich für SOI-Wafer. Übrigens lässt auch VIA die C7-Prozessoren in einem 90-nm-SOI-Prozess bei IBM fertigen, wechselt aber mit dem Nano auf eine andere Technik. Weil von IBM gefertigt, setzen auch die Cell-Prozessoren in der Playstation 3 und die Broadway-CPU der Nintendo Wii auf SOI. Auch Microsoft lässt den XBox-360-Prozessor mit SOI-Technik fertigen, nämlich bei Chartered.

Für andere Applikationen wie MEMS oder Hochleistungsschaltelemente braucht man dickere SOI-Lagen von mehr als 1 Mikrometer Stärke, auf solche Thick-Film-SOI-Wafer haben sich wiederum andere Hersteller spezialisiert, darunter Icemos und Umicore. Nur wenige Firmen fertigen die von AMD, Chartered, Freescale oder IBM für ihre Großserienprodukte verarbeiteten 300-mm-SOI-Wafer; die Firma Isonics, die vor einigen Jahren den Einsatz von isotopenreinem Silizium-28 für die Chip-Produktion vorgeschlagen hatte, kann etwa bisher nur SOI-Wafer mit bis zu 200 Millimetern Durchmesser liefern.

Die Dünnfilm-SOI-Wafer haben bisher noch den deutlich höheren Marktanteil als die Dickfilm-SOI-Wafer; insgesamt haben sich aber die Anfang dieses Jahrtausends sehr euphorischen Vorhersagen für die SOI-Technik nicht erfüllt: Damals hatte man erwartet (PDF-Datei), dass der Umsatz mit SOI-Wafern 2008 ein Volumen von 8 Milliarden US-Dollar erreichen könnte. Tatsächlich hat aber die Firma Soitec, die nach eigenen Angaben 80 Prozent aller SOI-Wafer produziert, 2007 lediglich einen Umsatz von 298,2 Millionen Euro erzielt (PDF-Datei). Insgesamt wurden laut Gartner im Jahr 2007 Siliziumwafer im Wert von insgesamt 12,5 Milliarden US-Dollar verkauft, wobei der Absatz von SOI-Wafern angeblich sogar sank. (ciw)