Air Gaps: Intel lässt bei Broadwell die Luft raus

In einem ausführlichen Vortrag auf Intels jährlicher Anlegertagung hat William Holt, Leiter der Halbleiterfertigung, neue Details zur 14-Nanometer-Technik bestätigt. Unter dem Namen "Advancing Moores Law" bemühte sich der Ingenieur, das angekratzte Vertrauen in Intels Vorsprung bei der Chipfertigung wieder zu festigen. Broadwell, der laut Intels Tick-Tock-Strategie eigentlich spätestens Mitte 2014 verfügbar sein sollte, erscheint erst jetzt, Ende 2014.

Holt erklärte anhand etlicher Diagramme, dass die Ausbeute an funktionsfähigen Chips (yield) noch im ersten Quartal 2014 unter dem lag, was Intel als geeignet für die Serienfertigung betrachtet. Drei Monate später war dieser Wert aber erreicht, auch jetzt liegt er aber immer noch unter den Daten für die 22-Nanomter-Chips mit Codenamen Haswell. Das, so Holt, sei aber nicht verwunderlich: "Mit 22 Nanometern haben wir die höchste Ausbeute aller Zeiten".

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2013 war die Ausbeute von Broadwell noch zu gering, aber.... (Folie: Intel)

Ein neues Detail zur Konstruktion von Broadwell hatte Intels Halbleiterchef auch noch parat, und zwar die "Air Gaps". Wenn in der Chipbranche dieser Begriff fällt, ist gerade nicht das bei Security-Forschern zunehmend beliebte Überwinden der Luft als Angriffsvektor auf nicht verbundene Systeme gemeint, sondern das Gegenteil. Mit Luft in den Chips soll die Kontaktaufnahme von Leiterbahnen verhindert, nicht ermöglicht werden.

Das ist nun nötig geworden, weil die Metallverbindungen zwischen den Schichten eines Chips - Broadwell besteht aus 13 dieser Layer - immer näher aneinandergerückt sind. Die Interconnects sind nun nur noch 52 Nanometer voneinander entfernt, bei Haswell waren es noch 80 Nanometer. Das Material zwischen den Verbindungen, bisher typischerweise Glas, kann bei diesen Abständen keine vollständige Isolierung mehr bieten. Daher hat sich Intel für die Air Gaps entschieden, denn Luft - oder besser noch, ein Vakuum - ist das effizienteste und billigste Dielektrikum. Das gefürchtete Tunneln von einzelnen Elektronen durch das Material kann damit unterbunden werden. Die Konstruktion wird mit Luft oder einem Vakuum Air Gap genannt, wie Intel Golem.de sagte, befindet sich in Broadwell an den entsprechenden Stellen Luft.

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Die Air Gaps sitzen zwischen den Interconnects. (Folie: Intel)

Die Air Gaps sind bei anderen Herstellern schon lange üblich, IBM beispielsweise setzt sie seit seiner 32-Nanometer-Generation der Power-Prozessoren ein. Von IBM stammt auch ein 2006 angemeldetes Patent dazu; ob Intel es lizenziert hat, ist nicht bekannt. Bereits früher hatte sich Intel aber zu Air Gaps geäußert, der Chiphersteller arbeitet also schon länger daran. Wie bei manchen anderen Kniffen in der Halbleiterfertigung, beispielsweise den von AMD früher als bei Intel genutzten Kupfer-Interconnects, hat Intel offenbar die Technik dafür schon länger besessen und sie erst dann eingesetzt, als sie wirklich nötig war.