Geh zum Glühen

Astronomen der San Diego State University (SDSU) haben sich als Hersteller elektronischer Lichtdetektoren für viele der großen Teleskope der Welt einen Namen gemacht – darunter das Keck-Teleskop auf Hawaii und das Hale auf dem kalifornischen Palomar Mountain. Nun haben diese Astronomen ihre Technologie auf ein neues Ziel ausgerichtet: Computerchips. An Mikroskopen statt an Teleskopen montiert, können die Detektoren Fehler in Computerchips leichter – und potenziell kostengünstiger – finden als bestehende Methoden.

In einer Branche, in der kleine technologische Verbesserungen einen großen Unterschied in den Gewinnspannen machen können, könnten diese Detektoren, die gegenüber Strahlung im Infrarotbereich des Spektrums empfindlich sind, einen erheblichen Einfluss haben.

Schach ist zu einfach

Diese Geschichte war Teil unserer März-Ausgabe 1998



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Wir denken, dass es sehr nützlich sein sollte, sagt Robert Leach, ein SDSU-Astronom, der in den 1980er Jahren zusammen mit dem SDSU-Ingenieur Frank Beale Pionierarbeit bei elektronischen Bildgebungsgeräten für Teleskope geleistet hat. Frank Low, Präsident der Infrared Laboratories of Tucson, Arizona, erkannte die Bandbreite potenzieller Anwendungen und begann im Frühjahr 1996 mit SDSU-Wissenschaftlern zusammenzuarbeiten, um Infrarotdetektoren für den Einsatz in der Chipherstellung zu entwickeln. Das von ihnen entwickelte Infrarot-Emissionsmikroskop, bekannt unter der Abkürzung IREM 1, kam im vergangenen Herbst auf den Markt.

IREM 1 stammt von einem Infrarotdetektor ab, der von Lows Firma gebaut wurde und jetzt auf dem Hubble-Weltraumteleskop fliegt. Wenn das Mikroskop über die Oberfläche eines Computerchips fährt, sammelt sich jegliche vom Chip emittierte Infrarotstrahlung (Wärme) in den 65.000 Vertiefungen oder Pixeln eines Siliziumwafers, der am Ende des Mikroskops angebracht ist. Sensoren in jedem Well messen die gesammelte Lichtmenge; In Sekundenschnelle werden die Informationen dieser Pixel zu einem Bild auf einem Computermonitor kombiniert.

Die Geräte könnten ein lästiges Problem für Computerhersteller lösen, nämlich das effiziente Testen neuer Chips, bevor sie beim Verbraucher ankommen. Selbst der kleinste Fehler in einem Computerchip – vielleicht ein Staubfleck in der Schaltung oder eine Stelle, an der die Isolierung erodiert ist – kann dazu führen, dass der elektrische Strom zwischen den Transistoren springt, Wärme entweicht und die Leistung unterschreitet, erklärt Low.

Um solche Fehler zu finden, unterziehen die Hersteller ihre Chips einer Reihe von Tests, unter anderem lassen sie Strom durch sie laufen und untersuchen sie mit Lichtdetektoren. Da fehlerhafte Chips jedoch mehr Wärme als Licht abgeben, ist das Austreten von Wärme viel einfacher zu erkennen. Tatsächlich ist der Effekt ziemlich dramatisch – das Ding leuchtet auf, sagt Leach.

Er schlägt vor, dass Chiphersteller IREM 1 verwenden könnten, um nach Chips zu scannen, die offensichtlich fehlerhaft sind, und so kompliziertere und teurere Tests für Chips sparen könnten, die diesen groben ersten Schnitt bestehen, und argumentiert, dass das neue Gerät zu Verbesserungen beim Chipdesign führen könnte, indem es wiederkehrende Fehler identifiziert in bestimmten Mikrokomponenten auf dem Chip.

Solche Verbesserungen seien für die Wettbewerbsfähigkeit dieser Unternehmen absolut entscheidend, sagt Jeff Weir, ein Sprecher der Semiconductor Industry Association, dem wichtigsten Handelsverband der amerikanischen Chiphersteller. Wichtig ist alles, was das Auffinden eines fehlerhaften Chips schneller und einfacher macht. Dinge, die die Produktion beschleunigen können, sind Geldmacher.

Laut Low haben die Erfinder IREMs bereits an zwei Unternehmen verkauft, von denen eines mehrere der Geräte gekauft hat. Der erste Käufer, einer der größten Chiphersteller der Welt, testet das Gerät in seinem Produktionsprozess. (Low lehnte es ab, die Unternehmen zu nennen, unter Berufung auf Vertraulichkeitsverträge.)

Infrared Labs plant jetzt ein Array der zweiten Generation, das dramatisch schneller sein wird als das IREM 1. Mit 16-mal so vielen Pixeln - 1,04 Millionen im Vergleich zu den 65.000 des IREM 1 - wird es dem Gerät ermöglichen, 16-mal so viel Chipplatz zu sehen auf einmal.

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