Chiptechnik

Chiptechnik bezeichnet das Gebiet der Halbleitertechnik, das die Entwicklung, Herstellung und Integration von Halbleiterchips (Integrierte Schaltungen, ICs) umfasst. Sie verbindet Elektronikdesign mit Materialwissenschaft, Fertigungstechnik und Packaging. Typische Aufgaben reichen von der Spezifikation eines Chips über das logische und physische Design bis zur Waferfertigung, Montage und Prüfung. Ziel ist es, komplexe Schaltungen auf kleinstem Raum bei geringem Energieverbrauch zuverlässig zu realisieren.

Der Fertigungsprozess umfasst Waferherstellung, Lithografie, Abscheidung, Ätzen und Dotierung, um Transistoren und Schaltkreise zu realisieren. Nach der Herstellung erfolgt die Prüfung einzelner Chips, das Sortieren nach Spezifikation und schließlich die Verpackung, die Anschlüsse und Kühlung umfasst. Der Chipentwurf beginnt oft auf höherer Ebene (Architektur) und geht über logische Schaltung, Layout und Verifikation bis zur Fertigstellung.

Technologien umfassen CMOS-Logik, FinFETs und zunehmend engere Strukturbreiten. Die Lithografie nutzt UV- und EUV-Verfahren, während sich die Fertigung auf Materialien wie Silizium, Siliziumdioxid, Polysili­­zium und Passivteile stützt. Modernes Chipdesign setzt auf 3D-Stacks, Co-Integration von Speicher und Logik sowie fortgeschrittene Packaging-Techniken wie Through-Silicon-Via (TSV).

Die Chipindustrie ist durch eine Mischung aus Foundries (TSMC, Samsung, GlobalFoundries), integrierten Herstellern (Intel, Samsung) und fabless Unternehmen (Qualcomm, NVIDIA) geprägt, die Designs auslagern. Electronic Design Automation (EDA) Werkzeuge von Cadence, Synopsys und Mentor Graphics unterstützen die Entwicklung, während Standards, Bibliotheken und IP eine effiziente Produktion ermöglichen.

Zukünftige Entwicklungen konzentrieren sich auf engere Strukturbreiten, 3D-Integration, heterogene Systeme, KI-optimiertes Design, Energieeffizienz, Sicherheit und zuverlässige Lieferketten. Chiptechnik treibt breite Anwendungen an, darunter Mobilgeräte, Rechenzentren, Automotive und IoT.