Blåa lysdioder och billigt kisel

– Lite förvånad var jag väl över att vårt arbete inte ens nämndes vid offentliggörandet av årets Nobelpris. Alla inblandade var ju helt på det klara om vår roll.

Wally Rhines har styrt Mentor Graphics sedan 1993, efter 21 år på Texas Instruments. Men i början av sjuttiotalet, närmare bestämt 1972, forskade han på Stanforduniversitetet. Där undersökte han och Herbert Maruska egenskaperna hos tre-fem-material, bland annat för att hitta nya typer av lysdioder.

– Alla ville förstås få fram blått ljus, både för färgen och det mycket högre energiinnehållet i blått och ultraviolett ljus. Mitt främsta bidrag till det hela var att föreslå Herbert Manuska att han skulle testa att dopa galliumnitrid med magnesium, något som inte borde ge något resultat enligt vad alla trodde sig veta.

– Men ingen hade testat och så vitt jag kunde se borde magnesium kunna fungera. Och det gjorde det också. Det lyste med ett blåviolett ljus och vi såg till att skriva ihop en patentansökan som godkändes 1974.

På den tiden låg tillämpningar som LED-lampor och blueray långt under horisonten och ingen satsade fullt ut för att få bukt ned syrekontaminationen som begränsade effektiviteten. Annars är materialval och arbetssätt i grunden densamma som används idag.

– Problemen skulle mycket väl ha kunnat lösa redan på sjuttio- eller åttiotalet, men ingen tog tag i det på allvar. Därför dröjde det fram till nittiotalet innan Isamu Akasaki, Hiroshi Amano och Shuji Nakamuraman lyckades få ordning på produktionstekniken. Men de kände till vårt arbete och refererar också till vårt patent i sin dokumentation.

Inte en krona
Wally Rhines är fullt medveten om att Nobelpriset i fysik till stor del handlar om praktisk användning och att de tre pristagarna har gjort ett stort arbete när det gäller att industrialisera uppfinningen. Men att förbigå det fyrtio år gamla patentet utan ett ord tycker han känns lite märkligt. I pressreleasen från Kungliga Vetenskapsakademien står till och med att uppfinningen av den blå lysdioden inte är mer än tjugo år gammal.

– Då hade vårt patent redan tjugo år på nacken. Men så kan det vara när man är för tidigt ute. Jag har faktiskt inte tjänat en krona på patentet.

Ingen EUV vid 10 nm
Nu var det inte blåa lysdioder som i första hand stod på tapeten när vi bokade in vårt årliga samtal om elektronikindustrin, universum och allting. Wally Rhines har en mycket god överblick över industrin och det inbokade halvtimmesmötet i förrgår drog som vanligt över tiden ordentligt (det blev över två timmar långt). Mycket av det som diskuterades kommer jag att ta upp vid senare tillfällen.

Men ett av de ämnen vi talade om var förstås den ekonomiska verkligheten för halvledartillverkare och priset för nya halvledarprocesser. Om industrin skall följa med halvledartillverkarna neråt i geometrierna gäller det att priset per transistor fortsätter att sjunka.

– Och här ser vi ju hur prisnedgången inte blir lika stor som förut vid nya processgenerationer, säger Wally Rhines. 14 nm-nivån är i produktion, men kostar ca 50 procent mer för en given kiselarea. Designbibliotek för 10 nm-nivån finns under NDA, men också där ser vi att priset inte sjunker lika snabbt som kiselarean.

Nu skall man ha klart för sig att antalet transistorer fortfarande ökar snabbare än priset per kiselarea, så styckepriset för transistorerna minskar fortfarande för varje generation. Men det ökande antalet masker är ett ekonomiskt problem. EUV (Extreme UV) ser inte ut att slå igenom på ett bra tag och då måste man ta till knep.

– Vi ser inte EUV vid 14 nm och inte heller vid 10 nm. Kanske inte ens vid 7 eller 5 nm, men det är fortfarande en öppen fråga. För att klara den optiska upplösningen krävs fler masker för varje steg och redan vid 14 nm kan antalet masker vara uppe i 50 för en komplett process. Vid 10 nm är det möjligt att antalet ökar till uppåt 100. Det kostar pengar.

Second source sänker priset
En intressant utveckling ser vi i samarbetet mellan GlobalFoundries och Samsung. De bägge företagen erbjuder en ”riktig” second source, med samma processer och samma masker. Det här är något vi inte sett på många år.

– Resultatet skulle kunna bli att antalet processer minskar. Man kan mycket väl tänka sig att UMC följer TSMC, även om det inte görs i samma typ av samarbete som mellan GlobalFoundries och TSMC. Och om kunderna till och med kan använda samma masker på flera ställen innebär det både en prispress och en orsak för kunderna att dra nytta av nya processer.

Comments are closed.