In dieser Episode geht es um Halbleitertechnik und die dabei eingesetzen Rohstoffe.
https://de.wikipedia.org/wiki/Halbleiter
Moores Law:Â Gordon Moore im Jahr 1965Â
Alle 2 Jahre werde doppelt so viel Elektronik auf einen fingernagelgroßen Chip passen – und das bei sinkenden Preisen, sagte der Intel-Mitbegründer Gordon Moore im Jahr 1965 voraus. Zehn Jahre lang werde das so gehen, nahm Moore an.~ Halbes Jahrhundert galt das Gesetz weiter https://de.wikipedia.org/wiki/Mooresches_Gesetz
Wrights Law
1727 Stephen grey – Unterschied Leiter – Nichtleiter
1821 Georg Simon Ohm – Ohmsche Gesetz (Proportionalität zwischen Strom und Spannung in einem elektrischen Leiter beschrieben wird, konnte auch die Leitfähigkeit eines Gegenstandes bestimmt werden.)
1874 Ferdinand Braun – Gleichrichtereffekt der Halbleiter
1906 Greenleaf Whittier Pickard – erstes Patent für eine auf Silicium basierende Spitzendiode zur Demodulation des Trägersignals in einem Detektorempfänger.
1925 Julius Edgar Lilienfeld – erstes Patent zum Prinzip des Transistors1939 Walter Schottky – theoretischen Grundlagen zur Beschreibung der nach ihm benannten Schottky-Diode.
1947 in den Bell Laboratories John Bardeen, William Bradford Shockley und Walter Houser Brattain – Steckten zwei Metalldrahtspitzen auf ein Germaniumplättchen und konnten somit die p-leitende Zone mit der zweiten Drahtspitze mit einer elektrischen Spannung steuern
https://de.wikipedia.org/wiki/Bipolartransistor#/media/Datei:Nachbau_des_ersten_Transistors.jpg
Spitzentransistor (Bipolartransistor).-> Physik-Nobelpreis von 1956Â & MitbegrĂĽndung der Mikroelektronik
1954 Eberhard Spenke – Herstellung von hochreinem Silicium -> Zonenschmelzverfahren (heute: Czochralski-Verfahren)
4. Hauptgruppe – 4 valenzelektronen – jeweils 4 doppelbindungen zu Nachbarn – Silizium wird zu nicht-Leiter ( bei kleinen Temperaturen) bei höheren Temperaturen lösen sich Elektronen aus der gitterstrultur und Silizium wird zum Leiter / HalbleiterÂ
Um auch bei niedrigeren Temperaturen Halbleiter zu haben dotieren / verunreinigen des Siliziums mit Fremdatomen z.B. Phosphor / Arsen aus der 5. hauptgruppe mit 5 VE-> n-Halbleiter
Oder Bor aus der 3. Hauptgruppe mit 3 VE -> p-Halbleiter
 4 Hände -> Händeschütteln, Bor nur 3 Hände
Durch anlegen einer Spannung Strom flieĂźen lassen oder nicht
Kupfer
FĂĽr Interconnects verwendet aber eher nicht so einfach in der Verwendung.
Hafnium
Transistoren brauchen Material mit hoher Dielektrischer Konstante-> Abstände kleiner -> Konstante größere, damit Strom nicht “durchbricht” (vgl. Keramik bei Hochspannung) -> Hafniumoxid ab 45nm Technologie
Vor 20 Jahren noch nicht wirklich benötigt Immer wieder andere Ressourcen / Rohstoffe um physikalische Probleme zu lösen
Silizium
„Wie Sand am Meer“ -> eher Wüste vgl. Sand Episode
Hersteller
Intel, Qualcomm, AMD und Nvidia – USA eng politisch verbündeten Staaten Südkorea (Samsung), Taiwan (TSMC), den Niederlanden (NXP) und Deutschland (Infineon), China (SMIC)
Lithographie Maschine
Hoch genaue Belichtungsmaschine
Nur ein leading edge Hersteller ASML (Niederlande)
± 250 Mio Euro Kosten
Rohstoffe – Teil 2Â
Hafnium
Reservenreichweite ~ 44 Jahre 1.400.000 Tonnen weltweit Produktion (2019)
62.000.000 Tonnen weltweite Reserven
Produktion Tausend metrische Tonnen (2019)
US 100
Australien 550
China 80
Kenya 50
Mozambique 50
Senegal 70
SĂĽdafrika 370
Other 170
Total 1.400
Kupfer
Reservenreichweite ~43 Jahre
20.000.000 Tonnen weltweite Produktion (2019)
870.000.000 Tonnen weltweite ReservenÂ
Produktion Tausend metrische Tonnen (2019)
US 1.300
Australien 960
Chile 5.600
China 1.600
Congo (Kinshasa) 1.300
Indonesien 340
Kasachstan 700
MĂ©xico 770
Peru 2.400
Russland 750
Zambia 790
Other 3.800
Total 20.000
GalliumarsenidÂ
Lichtaussendende Halbleiter Galliumarsenid, Indiumphosphid oder Galliumnitrid -> Lange Problem mit Silizium zu verbinden
Motorola Labs bei Chicago haben das geschafft indem sie eine Schicht zwischen GaAs und Silizium eingebracht haben die beide verbindet und die elektrischen Eigenschaften mitbringt die benötigt werden.
Schwankend, Hoher Polysilicium Bedarf durch Solarboom 2008 / 2009 -> starker Preisanstieg
Errichtung neuer Produktionsanlagen
Etablierte Hersteller erweiterten zudem ihre Kapazitäten.Â
Neue Anbieter – vor allem aus Asien – auf dem Markt.
Der weltweit größte Hersteller von Wafern, auch aus Verbindungshalbleitern, ist das japanische Unternehmen Shin-Etsu Handotai (SEH) mit einem Wafer-Umsatz von 4 Milliarden Dollar im Jahre 2007. Japanische Hersteller Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp. (Sumco) Umsatz von 2,7 Milliarden Dollar (2007)Deutsche Siltronic AG (Wacker) mit 1,8 Milliarden Dollar (2007)Amerikanische Unternehmen MEMC Electronic Materials mit 1,2 Milliarden Dollar. (2007
)Zusammen circa 79 % des gesamten Si-Wafermarktes von 12,5 Milliarden Dollar.
Während der weltweiten Finanzkrise halbierten sich die Umsätze nahezu, 2009 wurde nur noch Silicium für 6,7 Milliarden Dollar umgesetzt. Bereits 2010 hatten sich die Umsätze schon wieder auf 9,7 Milliarden Dollar erholt.
Spannung zwischen China und den USA
Intel, Qualcomm, AMD und Nvidia – USA eng politisch verbündeten Staaten Südkorea (Samsung), Taiwan (TSMC), den Niederlanden (NXP) und Deutschland (Infineon), China (SMIC)
Qimonda (Speicherchips, 2009 Insolvenz, Ausgründung von Infineon), Globalfoundries und Infineon (Deutschland)
https://www.heise.de/news/Chinesischer-Chipauftragsfertiger-SMIC-Tumult-in-der-Fuehrung-4994270.html
https://semiwiki.com/semiconductor-services/293475-noose-tightens-on-smic-dead-fab-walking/Â
https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Min_rohstoffe/Downloads/rohstoffsteckbrief_ga.html
https://www.usgs.gov/centers/nmic/mineral-commodity-summaries
