Moderne Halbleiter-Technologien

Skalierung der Bauelemente

In der zeitgemäßen Mikroelektronik herrscht die so genannte planare Halbleitertechnologie vor, bei der die Bauelemente und ihre Verbindungen auf der Oberfläche eines Siliziumkristalls realisiert werden.

Die so genannte Skalierungstheorie beschreibt die Miniaturisierung der Bauelemente, die 1974 in einer idealen Fassung von Dennard vorgeschlagen wurde. Die Bauelementeparameter werden mit einem Faktor K>1 so skaliert, dass die elektrische Feldstärke konstant bleibt. In der Folge ergibt sich eine Kombination aus interessanten Aspekten:

  • Die Verzögerungszeit der Bauelemente verringert sich um den Faktor 1/K.

  • Die benötigte Fläche reduziert sich quadratisch mit dem Faktor 1/K².

  • Die Verlustleistung beim Schaltvorgang verringert sich ebenfalls mit dem Faktor 1/K².

Als typischer Wert von einer Halbleitergeneration zur Nächsten gilt K=1,4.