Overstap naar koperen chips verloopt soepel

Op C|Net is interessant artikel verschenen over de achtergrond van de overstap naar koper, waar alle grote namen op het gebied van processors en andersoortige chips mee te maken hebben. Het grote probleem van het alsmaar weer kleiner maken van de draadjes op chips is dat er minder stroom doorheen kan, de weerstand wordt op een gegeven moment tè hoog. Overstappen op een ander materiaal werd daarom onvermijdelijk. Koper is minder dicht en laat daarom 30 tot 40% makkelijker stroom door dan aluminium. Bovendien was het een heel stuk goedkoper dan alternatieven als zilver en goud. Het metaal heeft verder een stuk minder last van electromigration, het verschijnsel waarbij atomen zich verplaatsen wanneer er een constante stroom doorheen loopt, waardoor een microchip kan falen.

Er zijn natuurlijk ook een aantal nadelen, zo kan koper niet als een chemische damp op de chips worden aangebracht, maar moeten er microscopische geultjes worden gegraven. Bovendien kunnen complete wafers met tientallen chips verknoeid worden door een kleine hoeveelheid koper op een plek waar deze niet thuis hoort, omdat het in tegenstelling tot aluminium verre van inert is. Er zijn speciale isolatielagen voor op de wafers verzonnen en hele fabrieken werden opnieuw ingedeeld, om te voorkomen dat er meer contact dan strikt noodzakelijk is plaatsvindt. Toch verloopt de overgang soepel, de industrie heeft dat voor een deel te danken aan het onderzoek van IBM in de jaren 80:

The first chip to use copper, a 400MHz Power PC from IBM, came out in September 1998. Except for a few occasional glitches, the conversion has largely succeeded across the industry.

"It's actually less expensive to work with copper. You can eliminate a few steps," Insight 64's Brookwood said.

Added Kevin Krewell, an analyst at Microprocessor Report: "When you change materials, it can be scary, but copper is not esoteric. If you handle it right, you do OK. Guys like IBM knew their stuff, and they got it right."

Pentium 4 core van dichtbij

Bedankt JAMF!

Reacties (60)

[Verwijderd]

[interessant]

Als iemand nog meer plaatjes wil hebben van ongeveer alle cpu's ooit gemaakt en natuurlijk ook info over deze dingetjes, kijk dan ff bij:

http://einstein.et.tudelft.nl/~offerman/chiplist.htm l

[interessant]/

[KeX]

[quote]
Koper is minder dicht en laat daarom 30 tot 40% makkelijker stroom door dan aluminium.
[/quote]

Koper heeft een hogere ladingsdichtheid en de weerstand is dertig tot veertig procent lager dan bij aluminium.

[tweakerbee]

Niet iedereen heeft scheikunde in z'n pakketje, he?

Al weet je er wel lekker veel van

[fallen_angel]

Toch wel Impressive allemaal. En erg goed van IBM dat ze onderzoek gepleegd hebben naar de mogelijkheid om koper te gebruiker ipv chips.

Maar wat nu als koper ook niet meer voldoende is? Worden er dan gewoon grotere chips gebakken? Of is er iemand al bezig met onderzoek daarna?

[Verwijderd]

Misschien is dan zilver of goud wél een optie. Het zijn goede geleiders maar hebben net zo als koper ook wat bijwerkingen. Maar wat dat betreft vraag ik me toch af waarom ze niet eerst voor zilver hadden gekozen ipv koper. Qua prijs als grondstof zal het toch wel niet zo erg veel uit maken.

[_Pussycat_]

Zilver is toch wle een stuk duurder. Maar je hebt maar zo weinig van dat spul nodig en dan hbe je een chip die ze voor f50,- ofzo verkopen... En bedenk ook dat als de chip 50% sneller is, je er zeker het dubbele voor kunt vragen.

[apa]

Zilver is echt wel te duur... Als grondstof is het al erg duur, maar bovendien moet je rekenen dat de fabrikanten dan extra veiligheidsmaatregelen moeten nemen tegen diefstal enzo... ook de winkels zouden zo'n maatregelen dan moeten nemen om hun stocks te beschermen, ... Ik betwijfel dat zilver ooit gebruikt zal worden voor massaproductie van volledige chips. Eventueel voor interconnects ofzo; dat misschien wel.

[Verwijderd]

..extra veiligheidsmaatregelen moeten nemen tegen diefstal enzo..

Het is niet het materiaal dat de chips kostbaar maakt. Als ze de kopergrens bereikt hebben, gaan ze op zilver over. Is natuurlijk prima aan te prijzen aan de consumentenkraaien:
Koop nu een gehele zilveren processor !!

[Verwijderd]

Du-uh! Zilver is industrieel gezien waardeloos! Wat denk je dat al die andere metalen in electronica kosten? Meestal wel wat meer p/kg dan zilver hoor.
Het loont zelfs voor sommige bedrijfjes om printplaten te verzamelen en bepaalde metalen terug te winnen met het kostbare electrolyse...
Zelfs in sieraden is zilver goedkoop, je betaalt alleen relatief veel voor de arbeidskosten.

[Verwijderd]

Ach, misschien straks allemaal een doosje vloeibaar stikstof op of onzer ons bereau
http://www.tweakers.net/nieuws/18197

[Ludewig]

Iedereen is al lang bezig met technologiëen om straks verder te kunnen. Zo heeft de TUDelft de kleinste transistor ter wereld gemaakt met een nanotube.
Daarnaast zijn mensen bezig met quantumcomputers. Een derde optie is het maken van een optische chip. Deze dingen zijn nog erg experimenteel. De optische chip is de meest waarschijnlijke oplossing voor de middellange termijn (komende 20 jaar).

Op de korte termijn zie ik meer in meerdere cores op 1 chip.

[zonoskar]

Nano-tubes. Leuk! Ik meen ergens gelezen te hebben dat het recept voor transistoren gemaakt met nano-tubes het ingredient 'Geluk' met nogal grote hoeveelheden bevat. Maw, het maken van zo'n transitor lukt (nog) niet erg vaak.

[Chevy454]

De techniek staat niet stil. Ik denk dat een of andere firma wel bezig is met een nieuwe technologie. Of we het 20 jaar redden met de koper technologie is wat anders sinds we op het punt staan van een revolutie en geen evolutie (twee jaar geleden xxxMHz, nu minimum x.x GHz) (64bits proc ipv 32 bits proc).

[Aetje]

Dr wordt al onderzoek gedaan om helemaal van electriciteit af te stappen en met licht te werken. Maar dat gaat nog wel even duren voordat de eerste volledig optische chips dr zijn... (Ik bedoel dus niet de DA/AD omzetters).

[apa]

Op Tweakers verscheen vorige week nog een artikel over een Nederlands bedrijf die zich bezighoudt met de productie en ontwikkeling van volledig optische chips. De technologie bestaat dus zeker en vast wel al:

http://www.tweakers.net/nieuws/18631?highlight=optis che+chips

Het gaat meestal om chips voor netwerktoepassingen. De reden is dat daar al voor een groot deel optisch gewerkt wordt. We zijn nog ver af van een volledige optische CPU, maar de mogelijkheid is er. Als de ontwikkeling zo snel gaat als met koper, dan zouden we ergens tussen 2010 en 2020 optische chips moeten kunnen zien.

[Turmoil]

Zijn die dan al wel optisch?

[RG]

Op Slashdot stond laats een artikel dat een stel Deense onderzoekers een geweldige stap hadden gezet op het gebied van Quantumcomputing, maar dat is zo vaag daar snapt toch niemand iets van

[Verwijderd]

De tbirds hadden ook al een koperen core.

Dat was volgens mij te lezen in een review op www.tomshardware.com

Daar bleek uit dat de koperen core iets sneller was dan een aluminium core.

Als de core blauwig opscheen dan was het een aluminium core anders een koperen core

[apa]

Ik betwijfel dat er TBirds waren die koperen cores hadden hoor... Voor zover ik weet gebruiken de mainstream CPU's op dit moment nog allemaal aluminium als hoofcomponent. Het is wel zo dat interconnects al een tijdje uit koper vervaardigd worden: dit is echter niet de hoofdcomponent van een CPU... een 100% koperen CPU heeft daarnaast ook nog o.m. de transistoren zelf in koper.

Ik heb eens een search gedaan op Tom's Hardware, maar kan er niks over vinden. Misschien is de Athlon met koperen interconnects deze met blauwe schijn en dat de andere aluminium interconnects gebruikt?!

[Verwijderd]

Een transistor moet toch echt van halfgeleider materiaal gemaakt zijn volgens mij, anders werkt ie niet...

[Vastloper]

de transistor zelf bestaat uit N- en P-Silicium waarmee men NMOS en PMOS fets maakt als ik het me goed herinner in de meeste ic's gebruiken ze beide soorten fet's en de combinatie daarvan noemt men CMOS schakelingen/ic's. De verbindingen tussen de mosfet's word met aluminium of met koper gedaan. Je kunt moeilijk een hele chip 100% van koper maken volgens mij, een transistor zelf bestaat al minimaal uit 2 materialen met tegenovergestelde elektrische eigenschappen en tussen de verschillende transistoren zit ook nog isolatie. Het gaat hier dus uitsluitend om de interconnects ja maar meer kun je niet doen volgens mij.

Overigens is het zo dat de tbirds met blauwe core uit fab 30 (dresden) kwamen waar ze koperen interconnects gebruikten en de groene uit fab 25 (austin) waar ze nog aluminium gebruikten. Of dat nog zo is weet ik niet. Het kleurverschil zat hem geloof ik in het feit dat ze verschillende polish in de fabs gebruikten met een andere kleur.

[Verwijderd]

Het was andersom, een koperen core was/is blauw. Verder maakt het gebruikte materiaal niets uit voor de feitelijke snelheid, alleen voor de hoogst haalbare snelheid.

[Wouter Tinus]

Da's waar, maar het gaat om de achtergrond, niet om de nieuwigheid.

[Mujo]

Bovendien kunnen complete wafers met tientallen chips verknoeid worden door een kleine hoeveelheid koper op een plek waar deze niet thuis hoort, omdat het in tegenstelling tot aluminium verre van inert is. Er zijn speciale isolatielagen voor op de wafers verzonnen en hele fabrieken werden opnieuw ingedeeld, om te voorkomen dat er meer contact dan strikt noodzakelijk is plaatsvindt.

wat hield dat ook alweer in?

[KeX]

Men spreekt van inertie als een stof in een processtroom aanwezig is maar zich niet direct met de reactie bezig houdt.

Stel je voor dat voor een verbranding zuurstof noodzakelijk is en dat deze aangeleverd wordt door lucht. 80% van de lucht bestaat niet uit zuurstof maar wordt wel meegenomen in volume in het proces en is dus inert.

Inerten worden ook nog wel eens aan een processtroom toegevoegd om de ligging van het reactie-evenwicht gunstig te beïnvloedden. Daar worden vaak (in gasreacties) edelgassen als argon voor gebruikt.

Inertie van stoffen onafhankelijk van een reactie is IMO evenredig met de mate van edelheid van stoffen. Koper is edeler dan Aluminium. De specifieke reactie daargelaten, want door omstandigheden kan alsnog een meer edele stof eerder een reactie aangaan. Ik ben bang dat het woordje inert in deze dus zelfs misplaatst is.

De reden waarom chips verpest worden is de diffusiesnelheid van koper door het materiaal. Als alu op de wafer lekt penetreert het itt koper niet of nauwelijks in het materiaal. Dit is opgelost door een soort van scheidingswand van Tantaal, die de silicium wafer van de draden waarvandaan de koper ionen naar de wafer geleid worden d.m.v. een spanningsverschil. Met dit electroplating kan op die manier een hele dunne perfect gemikte laag koper op de chip achtergelaten worden. Vervolgens wordt het materiaal geëtst en blijft alleen het vooraf aangebrachte circuit in koper nog aanwezig.

/edit typotje of drie

[Buggle]

Onzuiver geloof ik

[Wouter Tinus]

Dat betekent dat het heel moeilijk met andere stoffen een chemische reactie aangaat.

[Turmoil]

Wat ik er dan van weet is heeft het met chemische reacties te maken maar als ze dat bedoelen klopt er iets niet helemaal. De mate waarin een stof inert is hangt namelijk af van het standaard elektropotentiaal, en die is bij koper veel hoger dan bij aluminium wat dus zoveel wil zeggen dat koper inerter is
Dan bedoelen ze zeker wat anders.

[Access]

Het blijft er gewoon vet uitzien zo'n microscoop opname van een chip.

Maareh, een p3-coppermine was toch ook al van koper ? Dus zo nieuw is dit toch niet.

[Wouter Tinus]

De Coppermine was niet van koper, maar gewoon aluminium . Intel lag achter op AMD met het bouwen van koperen chips. Toen de hoofdonderwerper van de Pentium III zelfs door zijn moeder gevraagd werd waarom heeft hij de codenaam Coppermine verzonnen, om een beetje een valse indruk te wekken.

Nieuw is het allemaal niet, alle Athlon chips zijn bijvoorbeeld allang van koper, maar het is wel interessant leesvoer.

[Vunzz]

In een P3 coppermine heb ik me nooit verdiept, dus dat zou ik niet weten. Wat ik wel weet is dat er nergens staat dat het nieuw is, er staat alleen dat de overgang naar koper bij alle fabrikanten soepel lijkt te verlopen, tewijl het toch een techniek is met een paar moeilijkheden.

[Verwijderd]

<font color=#786562>* qAPLAh_[HAGG] vraagt zich af wat er gedaan is om dat groen-blauwige spul tegen te gaan dat er na verloop van tijd op verschijnt.. :?</font>

[Rukapul]

Dat is een redox reactie, oxidatie, roest zegmaar. Het zal niet plaatsvinden omdat de core afgeschermd is door zijn behuizing en dus niet in contact met zuurstof en zuren etc. komt.

[SenZatioN]

En weer gaat de evolutie een stappie vooruit....
Nog kleinere chipies met een nog lager voltage en minder warmteafgifte

[Heerlijkedag]

Mooi plaatsje bij de newsposting.
Post-modernisme?
Art nouveau?

Nieuw & modern: jazeker

[Wouter Tinus]

Da's nou een Pentium 4 van dichtbij

Bij Intel kun je er een 4,2MB grote jpg van downloaden, net een stad

EDIT: Grote versie (2000 x 2273 pix).

[intoxicated]

Op onderstaande site staat onder andere de foto waar Wouter Tinus het over had. Scroll helemaal naar beneden, et voila, daar staat 'ie
www.intel.com/pressroom/archive/photos/p4_pho tos.htm

[VROEM!]

Heb je een link naar het plaatje? Ik heb de site even doorgespit, maar niks gevonden en ik wil het plaatje hebbehebbehebbehebbe

[picobyte]

En dan nog kan je amper de individuele spoortjes onderscheiden

[OverSoft]

net een stad

Ja, ik kan het stadhuis zien, mis alleen de uitgaansgelegenheden

[eymey]

ja, ik wil dat plaatje ook wel - leuk als wallpaper

[Verwijderd]

4,2 MB?
Ik moet 13MB dloaden voor dat beste plaatje en het is niet eens een jpg, maar een tif

edit:

typo

[CU2morO]

hebben we geen picture van een amd athlon chip (het liefst dan monogroom, anders wordt ik (nog meer) geschift. ik vind het niet kunnen, een plaatje van een p4 op een snelle amd bak

[Verwijderd]

Heuh... als je een beetje kwaliteit plaatje wil dan is TIF voor alsnog de standaard.
Reden hiervoor is dat de meeste met TIF werekende paketten LZW compressie gebruiken, en die is niet lossy - jpeg wel.

Dus als je blokkerig gedoe uit wil printen - ga je gang, anders zou ik toch maar wat blij zijn dat ze de tif online hebben.

[Verwijderd]

Het gaat hier niet om wie er het eerst koper heeft gebruikt,maar om de eigenschappen van het materiaal .Staat ook duidelijk in het verhaal.
Tja en wat de toekomst ons brengen zal.Ze zullen straks vast wel een èèn of andere mineraal vinden op Mars of Asteroïde waarmee ze nog kleiner kunnen fabriceren!

[tweakerbee]

Met een mineraal? Knappe jongens die dat voor mekaar gaan krijgen!

[Verwijderd]

dat denk ik niet ,

je zou dan een metal (een element) moeten krijgen die nog niet bekent is op de chemische kaart.

aangezien die (waarden) allemaal al gevuld zijn en boven een bepaalde waarde (aantal protonen) instabiel zijn. kan er dus geen element zijn wat ze nog kunnen "vinden".

dus... het is beperkt wat ze gebruiken kunnen

[Ferdie]

Aluminium is idd ook verre van inert. Het vormt echter wel een stabiele verbinding met zuurstof: als je dat van te voren in het silicium stopt (wat ook gebeurt), vormt zich spontaan een "diffusiebarriere" van AlO2 rond het aluminium.

Bij koper moet je (zoals Klerkx al aangaf) zelf zo'n diffusiebarriere deponeren.

Overigens vindt ik het raar dat Jack Ryan ook goud als optie aangeeft: dat heeft immers een hogere weerstand dan aluminium (en ook een veel lagere elektromigratie weerstand).

Edit:
oeps: goud heeft wel een lagere weerstand dan aluminium (maar ook nog steeds een lagere electromigratieweerstand)..

[KeX]

Het "roesten" van Aluminium waarbij Aluminiumoxide ontstaat veroorzaakt die matte kleur die aluminium doorgaans heeft. Dit is in het geval van Aluminium gunstig omdat het een dichte tegen diffusie en tegen verdere corrosie beschermende laag bied. Koper heeft dit ook alleen duurt het veel langer (denk aan het groen worden van koperen kerktorens CuO).

Andere stoffen daarentegen corroderen porreus en zijn daardoor vatbaarder voor diffusie en dus ook corrosie. In een dergelijk proces als in dit artikel beschreven wordt is de corrosie snelheid van Koper zo laag in verhouding van de diffusiesnelheid door de siliciumwafer heen dat er inderdaad een externe barrière opgeworpen moet worden in de vorm van tantaal.