Revolution i koppar

Den snabba utvecklingen på dataområdet kan nästan helt ochhållet förklaras av en enda sak. Nämligen att datorernas hjärnor,som brukar kallas chip, har blivit snabbare, kraftfullare ochbilligare i en svindlande hastighet (ett annat namn för chip ärhalvledare och en viktig grupp av chip är så kallademikroprocessorer).

Hur snabbt utvecklingen på området har gått beskrivs av det somkommit att kallas för Moores lag, efter Intels grundare GordonMoore. Han förutspådde redan 1971 att mikroprocessorns kapacitetskulle fördubblas, och priset halveras, var 18:e månad. Det ären profetia som har slagit in rysligt väl. Hittills börtilläggas. Allt fler börjar nämligen tror att tillverkarnabörjar att nå vägs ände. I alla fall med dagens material ochtillverkningsmetoder.

DÅLIGA LEDAREEtt hinder har varit att viktiga delar av chipen tillverkas avaluminium. Detta är ett material som leder elektroner (som dethär är frågan om) ganska dåligt. Men för ganska precis ett årsedan berättade IBM att det kommit på ett sätt att ersättaaluminium i chipen med koppar. Därmed skulle marschen motsnabbare, mindre och billigare chip kunna fortsätta, enligt IBM,som beskriver sin upptäckt som en revolution förhalvledarindustrin.

Nu hör det till saken att halvledarindustrin har i alla tiderpräglats av rykten om nya revolutionerande chip. Är det inte nyamaterial är det en ny så kallad arkitektur eller en annorlundatillverkningsmetod som ska ge snabbare och billigaremikroprocessorer. Branschbedömare har dock lärt sig att deflesta av de här utfästelserna rinner ut i sanden. Framför alltdärför att det är en sak att framställa ett nytt chip ilaboratoriet, men en helt annan att massproducera det. Men närIBM gjorde sitt utspel var det en annan sak. IBM är nämligen enerkänt skicklig och framgångsrik spelare i halvledarindustrin.Redan i september i år presenterade IBM en hel rad färdiga chipbaserade på koppar till sina olika datorer. Dessa ska nu börjamassproduceras i IBM:s halvledarfabrik i Vermont. Dessutom harbranschen för länge sedan insett att om den tekniskautvecklingen ska kunna fortsätta i samma takt måste aluminiumersättas med något som leder elektroner bättre, som koppar.Problemet är bara att koppar reagerar kemiskt med kisel,grundmaterialet i ett chip. Det gäller alltså att komma på ettsätt att använda koppar utan att det förstör kiseln.

ALLA FORSKARAlla de stora inom den här industrin har forskat inom området,inklusive branschens etta, amerikanska Intel. Med sina senasteprocessorer känner dock Intel ingen panik på området. Bolagetssenaste processor för persondatorer, Pentium II, är fortfarandesnabbare än IBM:s motsvarande kopparchip. Enligt Intel kommerbehovet att byta ut aluminium mot koppar i processorerna uppståom två produktgenerationer, uppskattningsvis fyra år framåt itiden. Och då är bolaget ganska säkert på att det kommit på ettsätt att göra det på.

I halvledarindustrin betyder storleken allt: ju mindre chip,desto snabbare och kraftfullare. Informationen på ett chipbearbetas i miljontals och mikroskopiskt små så kalladetransistorer. Med mindre transistorer färdas informationensnabbare, eftersom den då inte behöver färdas så lång väg mellantransistorerna. Dessutom får det då också plats flertransistorer på varje chip, vilket gör det mer kraftfullt. På demest moderna chipen idag är transistorerna ungefär 0,2mikromillimeter (miljondels meter) stora, ungefär enfemhundradel av en människas hårstrå.

Att tillverka ännu mindre transistorer är både tekniskt svårtoch extremt kostsamt. Det största hindret är alla de ledningarsom kopplar ihop transistorerna med varandra samt med denapparat som de sitter i, exempelvis en dator. Idag användsnämligen aluminium för dessa ledningar. Detta är ett materialsom tenderar att läcka elektroner och därför är en dålig ledare.Det är däremot inte koppar. Problemet med koppar har istället,som sagt, varit att det förstör det kisel som det kommer ikontakt med.

SKYDDAD KOPPARIBM har dock lyckats kläcka ett sätt att skydda kopparn frånkisellagret. Kopparn skyddas helt enkelt av ett tunt lager avett annat material. Hur detta går till och vad skyddslagretbestår av är IBM:s trumfkort och, således, stora hemlighet.Fördelarna med koppar är flera. Med mindre transistorer kanchipen göras mindre och därmed snabbare. Eftersom koppardessutom leder elektricitet bättre än aluminium blir effektendubbel. Enligt IBM är ett chip där aluminium ersätts av kopparuppemot 35 procent snabbare. Den mindre storleken gör också attkopparchipen förbrukar mindre energi än traditionella chip. IBMhävdar också att kopparchipen är uppemot 20 procent billigareatt tillverka. Den främsta förklaringen är att med bytet avmaterial utformade IBM en ny och mer effektivtillverkningsprocess, där flera steg i den extremt dyraprocessen kan hoppas över. Det är naturligtvis en stor fördel iden hårt konkurrensutsatta och prispressade halvledarbranschen.En ytterligare fördel är att koppar inte blir lika varmt somaluminium. Grovt förenklat gör detta att chipen kan görassnabbare, utan att riskera att bli överhettade.

Just därför att kopparchipen kan göras snabbare kommer IBM tillen början att ersätta aluminium med koppar i chipen till sinamest kraftfulla datorer. Först och främst till sina stordatorer,en marknad där IBM är överlägsen marknadsetta. Men också tillsina så kallade arbetsstationer och servrar, kraftfulla datorersom liknar vanliga PC:ar, men som är betydligt kraftfullare.

HJÄLP FÖR APPLESärskilt intressant är att IBM också tagit fram en version avsin så kallade Power-PC processor, baserad på koppar. Power-PCär IBM:s satsning på mikroprocessorer för persondatorer. Idagsitter den i alla Macintoshdatorer från Apple, ett bolag somalltså kan komma att dra nytta av IBM:s framsteg på chipområdet.IBM hoppas också mycket på kopparchip i så kallade inbädddesystem. Det är mikroprocessorer som skräddarsys för exempelvismobiltelefoner, skrivare, digitala kameror, handdatorer, bilarmed mera. För den här typen av produkter passar kopparchipsärskilt bra, eftersom de förbrukar lite energi och kan görasmindre än traditionella chip.