Damals in der Fakultät: Schnelle Mikro-Chips

13.04.2015 - Janine Bruder

mikro Wissen Sie, wer Vorreiter bei schnellen Mikro-Chips war? Die Antwort lesen Sie in unserem Beitrag für den Monat April unserer Serie „Damals in der Fakultät“.

Im Jahr 1983 entwickelten Elektrotechniker der Ruhr-Uni Bochum einen Mikroelektronik-Schaltkreis, der mit einer Geschwindigkeit von bis zu zwei Milliarden Binärzeichen pro Sekunde (zwei Gigabit pro Sekunde) einen Rekord für damalige Verhältnisse erreichte. An dieser Entwicklung waren die Arbeitsgruppe Halbleiterbauelemente (Prof. Dr.-Ing. Hans-Martin Rein) und der Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente (Prof. Dr.-Ing. Berthold Bosch, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Langmann und Prof. Dr. Hans-Ulrich Schreiber) beteiligt.

Es handelte sich bei diesen und anderen Chip-Schaltkreisen um sogenannte monolithisch-integrierte Silizium-Schaltungen, die auf hohe Schaltgeschwindigkeit „gezüchtet“ und mit der fakultätseigenen Silizium-Bipolartechnologie hergestellt wurden. Auftraggeber war damals das Berliner Heinrich-Hertz-Institut, das die Chips für die künftige Breitband-Kommunikationstechnik in eine moderne Versuchsstrecke mit Glasfaserkabeln einsetzte. Um die hohe Bandbreite der Glasfaserkabel ausnutzen zu können, sind solche modernen Datenübertragungsstrecken auf sehr schnelle mikroelektronische Schaltungen angewiesen. Deshalb war es das Ziel der RUB-Wissenschaftler, die Geschwindigkeit der Schaltungen weiter zu steigern. Dabei erzielten sie immer wieder weltweite Spitzenwerte von bis zu 60 Gigabit pro Sekunde. Im Gegensatz zu anderen Forscherteams – z.B. in den USA oder Japan – setzten die Bochumer Forscher weiterhin auf Bipolarschaltungen mit Silizium als Basismaterial, allerdings nun unter Zusatz von Germanium. Diese Lösung stellte sich weltweit als die beste heraus.

Wegen des rasanten technologischen Fortschritts mussten die neueren Bochumer Schaltungen nun extern bei renommierten Halbleiterfirmen gefertigt werden. Entwurf, Messung und Montage der Chips wurden aber nach wie vor an der Fakultät durchgeführt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung und die Europäische Union finanzierten zusammen mit der Industrie die Forschungstätigkeiten. Mit seinen Arbeiten konnte das Forscherteam der RUB zeigen, dass die preisgünstige Silizium-Technologie auch bei zehn bis 40 Gigabit pro Sekunde Glasfaserkabel einsetzbar war. Das bestätigten auch praktische Versuchsstrecken über große Entfernungen in der Industrie und Wissenschaft. Etwa im Jahr 2000 verlagerten die RUB-Wissenschaftler die Entwicklungen schneller integrierter Schaltungen auf andere Anwendungsgebiete (z.B. die Mikrowellentechnik). Ziel war es weiterhin, die Geschwindigkeitsgrenzen der modernen Silizium-Technologie auszuloten.

Zu den Personen:

Die Arbeitsgruppe Halbleiterbauelemente leitete Prof. Rein von 1973 bis 2003. Prof. Bosch hatte den Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente von 1972 bis zu seiner Emeritierung im Jahr 1995 inne. Danach führte apl. Prof. Langmann vertretungsweise den Lehrstuhl bis zu dessen Wiederbesetzung im Jahr 2004. Drei Jahre später wurde er pensioniert. Von 1973 bis 2008 leitete apl. Prof. Schreiber die Halbleitertechnologie am Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente.

Foto: Präzisionsarbeit bei der Chip-Herstellung an der lonenimplantationsanlage im Reinraumbereich des Lehrstuhls für Elektronische Bauelemente der Ruhr-Universität Bochum. (Quelle: Universitätsarchiv Bochum)

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