Wie riesige Belichtungsmaschinen winzige Chips fertigen

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EUV-Lithografiesysteme der niederländischen Firma ASML sind Maschinen der Superlative. Sie erzeugen auf Halbleiterbauelementen feinste Strukturen mit Abmessungen von 7 Nanometern und darunter, also 7 Millionstel Millimeter oder 0,000000007 Meter, was etwa 70 Atomen entspricht. Die Entwicklung der aus über 500.000 Einzelteilen zusammengesetzten EUV-Systeme dauerte fast 20 Jahre und verschlang rund 9 Milliarden Euro.

Immer feinere Strukturen sind eine wesentliche Triebfeder der Halbleiterindustrie. Denn damit passen mehr Transistoren und andere elektronische Bauelemente auf die gleiche Siliziumfläche. Dadurch wird es möglich, dass Prozessoren mit jeder neuen Generation mehr Rechenkerne, mehr Pufferspeicher (Cache) und zusätzliche Rechenbeschleuniger bekommen. In einem iPhone 13 stecken über 290 Milliarden Transistoren, selbst wenn man nur jene im Prozessor (A14, 15 Milliarden), in 4 GByte RAM (4,3 Milliarden) und 256 GByte Flash-Speicher (275 Milliarden) addiert und die vielen weiteren Chips außer Acht lässt.

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Chips entstehen auf dünnen Siliziumscheiben, den sogenannten Wafern; moderne Chipfabriken (Fabs) verarbeiten Wafer mit 30 Zentimeter Durchmesser, also mit der Fläche von Langspielplatten – aber viel dünner. Auf einen Wafer passen einige hundert bis mehrere tausend Chiprohlinge, sogenannte Dies (von Englisch "die", Pressform, Rohling).

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