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Durchbruch in der Halbleiterfertigung Intel Foundry zeigt bislang dünnstes GaN-Chiplet mit integrierter Logik

Von Manuel Christa 1 min Lesedauer

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Intel Deutschland GmbH

Intel Foundry präsentiert ein Galliumnitrid-Chiplet, das Leistungstransistoren und Silizium-Logik auf einem 19 Mikrometer dünnen Baustein vereint. Die Technologie richtet sich an den steigenden Platzbedarf und Energiehunger aktueller Elektronik.

Intel Foundry: Durchbruch mit der dünnsten GaN-Chiplet-Technologie der Welt(Bild: Intel)
Intel Foundry: Durchbruch mit der dünnsten GaN-Chiplet-Technologie der Welt
(Bild: Intel)

Rechenzentren und drahtlose Netzwerke verarbeiten immer mehr Leistung und steigende Datenraten, während der verfügbare Bauraum schrumpft. Herkömmliche siliziumbasierte Halbleiter stoßen bei diesen Anforderungen zunehmend an ihre thermischen und physikalischen Grenzen.

Das Team fertigte ein extrem dünnes Galliumnitrid-Chiplet (GaN) auf Basis herkömmlicher 300-Millimeter-Wafer. Das Besondere daran: Die Entwickler kombinierten GaN-Leistungstransistoren mit siliziumbasierten digitalen Steuerschaltkreisen auf einem einzigen Baustein. Ein separater Logik-Chip entfällt somit komplett.

Fertigung durch Lasertechnik und Schleifen

Um die Wafer auf eine Dicke von nur 19 Mikrometern zu verdünnen, was in etwa einem Fünftel eines menschlichen Haares entspricht, nutzt das Team ein Verfahren namens Stealth Dicing before Grinding (SDBG). Dabei erzeugt ein präziser Laser mikroskopische Bruchlinien im Wafer, bevor ein mechanisches Schleifverfahren die Dicke reduziert. Transistoren auf diesen Chiplets blockieren laut ersten Messungen Spannungen von bis zu 78 Volt und erreichen Grenzfrequenzen von mehr als 300 Gigahertz.

Über ein Schichttransferverfahren integrierten die Forscher Silizium-Transistoren für die digitale Logik direkt neben den GaN-Transistoren für die Leistungssteuerung. Beide nutzen dieselben Verdrahtungsschichten. Die getesteten Logik-Inverter erreichten dabei Schaltgeschwindigkeiten von 33 Pikosekunden.

Technologischer Sprung für die Massenfertigung

Der Ansatz markiert einen deutlichen technologischen Schritt und kann aus fertigungstechnischer Sicht als Durchbruch bezeichnet werden. Die monolithische Integration von Steuerung und Leistung auf einem Baustein eliminiert parasitäre Verluste, die bei bisherigen Lösungen unweigerlich durch externe Signalwege entstehen.

Zudem löst die Technologie thermische Probleme in Rechenzentren und Mobilfunkmasten: Da reines Silizium bei Temperaturen über 150 Grad Celsius unzuverlässig arbeitet, bietet die größere Bandlücke von Galliumnitrid enorme thermische Vorteile und reduziert den Kühlaufwand. Weil Intel für die Fertigung auf bestehende Anlagen für 300-Millimeter-Wafer setzt, wird eine wirtschaftliche Skalierung dieser kompakten Leistungselektronik realistisch. Auf dem IEEE IEDM Ende 2025 erstmals präsentiert, hat Intel selbst die Technologie erst April dieses Jahres breit vorgestellt. (mc)

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