SINGAPUR / LONDON (IT BOLTWISE) – Nexstrom will mit seinem System „North Star“ Übergangsmetall-Dichalkogenide (TMDs) für extrem dünne Transistoren direkt auf 300-mm-Wafern wachsen lassen. Die Startup-Gründerin Phoebe Tan kündigt dafür eine Skalierung von 2 auf 6 Zoll an und nennt als Ziel die Fertigstellung der 8-Zoll-Ausbaustufe bis Ende Oktober. Das Unternehmen hat dafür in einer Seed-Runde 12 Millionen US-Dollar eingesammelt und will die nächste technische Hürde vor allem über Prozesskontrolle und Mess- sowie Qualifizierungsprogramme meistern. Für die Serienreife peilt Nexstrom einen Zeithorizont zwischen 2030 und 2035 an.
Die Halbleiterindustrie ringt seit Jahren mit einem Grundkonflikt: Transistoren werden zwar immer kleiner, doch je stärker der Maßstab schrumpft, desto schwieriger wird die Kontrolle des Elektronenflusses. Das schlägt sich in höheren Verlusten, Leckströmen und zusätzlicher Wärmeabfuhr nieder. Vor diesem Hintergrund setzt Nexstrom aus Singapur auf einen Materialwechsel, der in Chipfabriken zwar bereits diskutiert wird, aber technisch besonders anspruchsvoll ist: statt Silizium auf der nächsten Skalierungsstufe soll ein 2D-nahes Materialsystem namens Transition-Metal Dichalcogenides (TMDs) helfen, die elektrischen Eigenschaften bei sehr dünnen Schichtstärken zu stabilisieren.
Technisch betrachtet meint „2D“ bei TMDs vor allem: Diese Halbleiter bestehen aus nur wenigen atomaren Lagen. Dadurch lassen sich Bauelemente potenziell so gestalten, dass die aktive Fläche der Leitfähigkeit nicht mehr durch dicke Bulk-Schichten dominiert wird, sondern durch die dünne Grenzfläche selbst. Nexstrom positioniert diese Idee nicht als reines Laborexperiment, sondern als Herstellungsroute in der gleichen Prozesslogik, die heute für moderne 300-mm-Wafer genutzt wird. Das Startup baut dafür Ausrüstung und Abläufe, die TMDs direkt auf Chip-Wafern integrieren sollen; das Produkt heißt „North Star“ und zielt explizit auf die 12-Zoll-Standardwafer aus kommerziellen Fertigungsumgebungen.
Beim Timing steht Nexstrom allerdings nicht alleine da. TSMC, Intel und das belgische Forschungs- und Entwicklungszentrum IMEC arbeiten ebenfalls an Integrationspfaden für 2D-Materialien in Transistoren, während Zulieferer und Ausrüstungsanbieter wie AIXTRON und CDimension sowie mehrere Startups in anderen Gliedern der Prozesskette aktiv sind. Zusätzlich demonstrierten große Technologieakteure jüngst, wie 2D-Material-Transistoren in einen 300-mm-Integrationsprozess eingebettet werden könnten. Der Unterschied in Nexstroms Strategie liegt damit weniger in der „Machbarkeit“ einzelner Bauelemente als in der Skalierung der Materialproduktion über die komplette Waferfläche.
Genau diese Skalierungsfrage adressiert das Unternehmen in seinem Ansatz: Es geht darum, TMDs konsistent und mit der geforderten Qualität über einen gesamten Wafer hinweg wachsen zu lassen. Lance Li, Mitgründer und Chief Scientist, knüpft an dieser Stelle an seine frühere Arbeit an, denn er leitete zuvor Forschung im Bereich „post-silicon electronics“ bei TSMC und arbeitet seit 2012 mit 2D-Materialien. „In the lab, people can get very small, high-quality materials, but only on a very small scale“, sagte Li. „This is exactly the gap Nexstrom is addressing.“ Die Seed-Finanzierung soll helfen, die Lücke zwischen Laborqualität und fab-tauglicher Flächenproduktion zu schließen.
Finanzierungsseitig hat Nexstrom am Dienstag eine Seed-Runde über 12 Millionen US-Dollar bekanntgegeben, an der unter anderem Xora, Foothill Ventures und SEEDS beteiligt waren. Insgesamt beziffert das Unternehmen die bislang eingesammelten Mittel auf 15 Millionen US-Dollar. In der Umsetzung beschreibt CEO Phoebe Tan die Prioritäten für die nächsten technischen Schritte klar: „At the current stage, our work is focused on delivering material quality that [industry partners] have specified.“ Tan betonte außerdem, dass Nexstrom bereits Materialergebnisse auf Wafern mit einem 12-Zoll-System vorweisen konnte, das gerade erst installiert worden sei. Der nächste Ausbau erfolgt demnach in Etappen: „We have systematically scaled from 2 inches to 6 inches, and we are going to complete our 8 inch and 8 inch by the end of October.“ Damit verbunden sind Investitionen in Prozesskontrolle, Mess- und Monitoring-Fähigkeiten, der Aufbau des Teams sowie Qualifizierungsprogramme mit potenziellen Kunden; konkrete Testkunden nennt Nexstrom nicht, sagt aber, dass bereits Muster in Erprobung seien.
Für die Chipindustrie ist das vor allem deshalb relevant, weil der Sprung von einer innovativen Materialchemie hin zu einem wiederholbaren Fertigungsprozess die eigentliche industrielle Hürde darstellt. Selbst wenn ein Transistortyp auf einer Teilfläche überzeugende Kennwerte liefert, entscheiden Defekte, Schwankungen der Schichtdicke oder ungleichmäßige Wachstumsbedingungen über die Ausbeute. Nexstroms Fokus auf „qualification programs“ deutet darauf hin, dass das Startup die üblichen Akzeptanzkriterien entlang der Wertschöpfungskette adressieren muss – von der Messbarkeit der Materialqualität bis zur Integration in nachgelagerte Prozessschritte. Der geplante Übergang in die kommerzielle Produktion liegt laut Unternehmen zwischen 2030 und 2035, was sowohl die Komplexität der Skalierung als auch die typischen Zeitspannen für Tool-Qualifizierung und Ramp-ups in modernen Fabs widerspiegelt.
Für Entscheider in F&E und Einkauf kann Nexstroms Roadmap zwei Dinge gleichzeitig bedeuten: Erstens entsteht ein potenzieller Zulieferer für ein Segment, das nicht nur Forschungsergebnisse liefert, sondern sich bewusst auf die Standardwaferwelt der 12-Zoll-Fertigung zubewegt. Zweitens zeigt die Konkurrenzsituation, dass 2D-Materialien zwar „auf dem Radar“ vieler großer Akteure sind, die tatsächliche Differenzierung aber beim Fertigungsmaßstab stattfindet. Wenn Nexstrom die Konsistenz über den Wafer hinbekommt, könnte das im Idealfall neue Freiheitsgrade bei der nächsten Phase der Transistorkonzepte eröffnen – aber bis dahin bleibt die technische Verifikation über mehrere Skalierungsstufen hinweg der entscheidende Engpass.
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