Schnel­le Mi­kro-Chips

Wis­sen Sie, wer Vor­rei­ter bei schnel­len Mi­kro-Chips war? Die Ant­wort lesen Sie in un­se­rem Bei­trag für den Monat April un­se­rer Serie „Da­mals in der Fa­kul­tät“.

Im Jahr 1983 ent­wi­ckel­ten Elek­tro­tech­ni­ker der Ruhr-Uni Bo­chum einen Mi­kro­elek­tro­nik-Schalt­kreis, der mit einer Ge­schwin­dig­keit von bis zu zwei Mil­li­ar­den Bi­n­är­zei­chen pro Se­kun­de (zwei Gi­ga­bit pro Se­kun­de) einen Re­kord für da­ma­li­ge Ver­hält­nis­se er­reich­te. An die­ser Ent­wick­lung waren die Ar­beits­grup­pe Halb­lei­ter­bau­ele­men­te (Prof. Dr.-Ing. Hans-Mar­tin Rein) und der Lehr­stuhl für Elek­tro­ni­sche Bau­ele­men­te (Prof. Dr.-Ing. Bert­hold Bosch, Prof. Dr.-Ing. Ul­rich Lang­mann und Prof. Dr. Hans-Ul­rich Schrei­ber) be­tei­ligt.

Es han­del­te sich bei die­sen und an­de­ren Chip-Schalt­krei­sen um so­ge­nann­te mo­no­li­thisch-in­te­grier­te Si­li­zi­um-Schal­tun­gen, die auf hohe Schalt­ge­schwin­dig­keit „ge­züch­tet“ und mit der fa­kul­täts­ei­ge­nen Si­li­zi­um-Bi­polar­tech­no­lo­gie her­ge­stellt wur­den. Auf­trag­ge­ber war da­mals das Ber­li­ner Hein­rich-Hertz-In­sti­tut, das die Chips für die künf­ti­ge Breit­band-Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­nik in eine mo­der­ne Ver­suchs­stre­cke mit Glas­fa­ser­ka­beln ein­setz­te. Um die hohe Band­brei­te der Glas­fa­ser­ka­bel aus­nut­zen zu kön­nen, sind sol­che mo­der­nen Da­ten­über­tra­gungs­stre­cken auf sehr schnel­le mi­kro­elek­tro­ni­sche Schal­tun­gen an­ge­wie­sen. Des­halb war es das Ziel der RUB-Wis­sen­schaft­ler, die Ge­schwin­dig­keit der Schal­tun­gen wei­ter zu stei­gern. Dabei er­ziel­ten sie immer wie­der welt­wei­te Spit­zen­wer­te von bis zu 60 Gi­ga­bit pro Se­kun­de. Im Ge­gen­satz zu an­de­ren For­scher­teams – z.B. in den USA oder Japan – setz­ten die Bo­chu­mer For­scher wei­ter­hin auf Bi­po­lar­schal­tun­gen mit Si­li­zi­um als Ba­sis­ma­te­ri­al, al­ler­dings nun unter Zu­satz von Ger­ma­ni­um. Diese Lö­sung stell­te sich welt­weit als die beste her­aus.

Wegen des ra­san­ten tech­no­lo­gi­schen Fort­schritts muss­ten die neue­ren Bo­chu­mer Schal­tun­gen nun ex­tern bei re­nom­mier­ten Halb­lei­ter­fir­men ge­fer­tigt wer­den. Ent­wurf, Mes­sung und Mon­ta­ge der Chips wur­den aber nach wie vor an der Fa­kul­tät durch­ge­führt. Das Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung und die Eu­ro­päi­sche Union fi­nan­zier­ten zu­sam­men mit der In­dus­trie die For­schungs­tä­tig­kei­ten. Mit sei­nen Ar­bei­ten konn­te das For­scher­team der RUB zei­gen, dass die preis­güns­ti­ge Si­li­zi­um-Tech­no­lo­gie auch bei zehn bis 40 Gi­ga­bit pro Se­kun­de Glas­fa­ser­ka­bel ein­setz­bar war. Das be­stä­tig­ten auch prak­ti­sche Ver­suchs­stre­cken über große Ent­fer­nun­gen in der In­dus­trie und Wis­sen­schaft. Etwa im Jahr 2000 ver­la­ger­ten die RUB-Wis­sen­schaft­ler die Ent­wick­lun­gen schnel­ler in­te­grier­ter Schal­tun­gen auf an­de­re An­wen­dungs­ge­bie­te (z.B. die Mi­kro­wel­len­tech­nik). Ziel war es wei­ter­hin, die Ge­schwin­dig­keits­gren­zen der mo­der­nen Si­li­zi­um-Tech­no­lo­gie aus­zu­lo­ten.

Zu den Per­so­nen:

Die Ar­beits­grup­pe Halb­lei­ter­bau­ele­men­te lei­te­te Prof. Rein von 1973 bis 2003. Prof. Bosch hatte den Lehr­stuhl für Elek­tro­ni­sche Bau­ele­men­te von 1972 bis zu sei­ner Eme­ri­tie­rung im Jahr 1995 inne. Da­nach führ­te apl. Prof. Lang­mann ver­tre­tungs­wei­se den Lehr­stuhl bis zu des­sen Wie­der­be­set­zung im Jahr 2004. Drei Jahre spä­ter wurde er pen­sio­niert. Von 1973 bis 2008 lei­te­te apl. Prof. Schrei­ber die Halb­lei­ter­tech­no­lo­gie am Lehr­stuhl für Elek­tro­ni­sche Bau­ele­men­te.

Foto: Prä­zi­si­ons­ar­beit bei der Chip-Her­stel­lung an der lo­nen­im­plan­ta­ti­ons­an­la­ge im Rein­raum­be­reich des Lehr­stuhls für Elek­tro­ni­sche Bau­ele­men­te der Ruhr-Uni­ver­si­tät Bo­chum. (Quel­le: Uni­ver­si­täts­ar­chiv Bo­chum)