Startup Matrix: Erster 3D-Speicherchip in Serie

Das 1998 gegründete Startup-Unternehmen Matrix Technologies will noch im Jahr 2002 eine Idee verwirklichen, die schon seit langem im Halbleitergeschäft kursiert: dreidimensionale Speicherchips, kurz 3DM.

Die Technologie beruht auf zwei Hauptpatenten. 60 weitere sind angemeldet, zu denen aber wenig Details bekannt sind. Statt Speicherchips aus horizontal angeordneten Silizium-Layern mit darüber liegenden Schichten für Verdrahtung und Stabilisierung, ordnet Matrix die Speicher-Arrays vertikal an. Dadurch verkleinere sich die Grundfläche des Die, während die Oberfläche durch die dreidimensionale Struktur wachse. Der 3D-Speicher soll dadurch die zehnfache Kapazität pro Fläche haben. Die Chips selbst nehmen eine Würfelform an. Tom Lee, Professor an der Stanford Universität und ein Mitbegründer von Matrix vergleicht die Anordnung nach oben mit Skulpturen der Falttechnik Origami.

Matrix will einen Weg gefunden haben, um den 3D-Speicher mit herkömmlichen Materialien in bestehenden CMOS-Fertigungsstätten produzieren zu können. TSMC kooperiert mit Matrix und will die ersten Chips produzieren. Erste Muster soll es bereits geben. Damit unterscheidet sich der Versuch von Matrix von den bisher gestarteten. An Universitäten wurde schon in den 70er-Jahren mit 3D-Chips experimentiert. In der Regel scheiterten die Versuche an exotischen Materialien und Designs, die nicht für die Serienproduktion tauglich waren.

Matrix verspricht sich durch die Serienfertigung mit herkömmlichen Materialien niedrige Herstellungskosten. Eine 64-MByte-Speicherkarte könnte anfangs um die 10 US-Dollar kosten, statt den derzeit handelsüblichen 40 US-Dollar. Der entscheidende Nachteil ist allerdings, dass die Speicherchips nur einmal beschrieben werden können (Write-Once). Dafür sollen die Daten laut Matrix bis zu 100 Jahre auf dem Chip überdauern. Matrix sieht - wie nicht anders zu erwarten - im Archiv-Charakter kein Problem. Vergleichbar einem 35mm-Film könne der Speicher durch seinen attraktiven Preis im Dutzend gekauft werden. Anwendungen durch vorbespielte Medien, etwa für MP3-Player, seien ebenfalls denkbar.

3D-Chip: So einfach kann Forschung sein, zumindest im Schaubild. Entwickler Tom Lee vergleicht den Aufbau mit einer Origami-Skulptur. Quelle: Matrix Technologies

Einen guten Teil des Know-hows will das Startup-Unternehmen aus dem Bereich der TFT-Displays geborgt haben. In Flachbildschirmen stecke im Grund bereits die für die Massenproduktion optimierte Technologie, die benötigt werde, um mehrere Layer aus Silizium-Filmen verbinden und ansteuern zu können. Laut Lee ermögliche erst die Entwicklung von CMP (Chemical Mechanical Polishing) die Fertigung der Chips. Durch den CMP-Prozess erhalte man absolut plane Layer und damit eine ideale Grundlage.

Matrix bringt als erstes Produkt einen 3D-Memory-Chip heraus, der in mobilen Speicherkarten stecken soll. Die Chips sollen in übliche Flash-Karten passen und kompatibel mit bestehenden Flash-Medien-Speicherstandards sein, teilte Matrix mit. Neben der Fertigung in bestehenden Fabs ist die Kompatibilität zu Einschüben wie CompactFlash oder PC Card ein entscheidender Erfolgsfaktor. Der mit diversen inkompatiblen mobilen Speichermedien gespickte Markt würde wohl kaum eine weitere Lösung akzeptieren. (uba)