Forscher demonstrieren Computer-Chip-Zukunft

Die heutige auf Silizum basierende Computer-Chip-Technologie wird schon im Laufe des nächsten Jahrzehnts an ihre physikalischen Grenzen geraten. Vor dem Hintergrund dieser Annahme arbeiten Computerwissenschaftler rund um den Globus bereits seit geraumer Zeit mit Hochdruck an einer möglichen Nachfolgetechnologie. Forschern der Stanford University ist es nun eigenen Angaben zufolge erstmals gelungen, einen einfachen, funktionierenden mikroelektronischen Schaltkreis zu entwickeln und zu demonstrieren, dessen Transistoren anstelle von Silizium zur Gänze aus Kohlenstoffnanoröhrchen bestehen.

„Die Verdoppelung der Speicherdichte auf Silizium-Chips stößt naturgemäß irgendwann an ihre Grenzen“, stellt Thomas Pichler, Professor für Quanten und Festkörper an der Fakultät für Physik der Universität Wien http://physik.univie.ac.at , gegenüber pressetext klar. Das Problem liege dabei unter anderem in der Wärmeaführung und in den verbauten metallischen Zuleitungsdrähten. „Je dünner diese werden, desto größer wird die Gefahr, dass sie schmelzen und einen Kurzschluss produzieren“, erklärt der Wissenschaftler. Ob und wann alternative Ansätze wie Kohlenstoffnanoröhrchen die Silizium-Technologie ablösen können, lasse sich aktuell aber noch nicht seriös abschätzen. „Meiner Meinung nach wird ein genereller Umstieg auf eine komplett neue Technologie aufgrund der enormen Kosten nicht so schnell möglich sein. In Einzelbereichen könnte es aber sicher bald sinnvolle alternative Teillösungen geben.

Erfolgreiche Demonstration

„Unser Ziel ist es, einen Mikroprozessor zu entwickeln, der vollständig aus Kohlenstoffnanoröhrchen besteht“, zitiert die New York Times Subhasish Mitra, Associate Professor im Fach Elektrotechnik und Leiter der Robust Systems Group in Stanford. Der erste Zwischenschritt auf dieser Reise ist nun erfolgreich absolviert: Gemeinsam mit dem Doktoratsstudenten Max Shulaker haben die Forscher kürzlich auf der International Solid State Circuits Conference http://isscc.org einen einfachen mikroelektronischen Schaltkreis auf Basis von 44 Transistoren aus Kohlenstoffnanoröhrchen demonstriert.

„Mit diesen 44 Transistoren ist ein erster Teilerfolg erreicht. Man muss sich allerdings im Klaren darüber sein, dass sich ein normaler Computer aus rund zehn hoch acht Transistoren zusammensetzt. Bis wir einen echten Kohlenstoffnanoröhrchen-Rechner zur Verfügung haben, ist also noch ein großer Entwicklungssprung und weitere neue technologische Entwicklungen bis zur Marktreife nötig“, gibt Pichler zu bedenken.

Suche nach Nachfolgern

Die Suche nach möglichen Nachfolgetechnologien für Silizium-Chips beschäftigt nicht nur die Forschungsabteilungen namhafter Universitäten, sondern auch großer Konzerne. Im Bereich der sogenanten „Nanotube-Elektronik“ gilt dabei etwa der IT-Riese IBM http://www.ibm.com als einer der Vorreiter. „Wissenschaftler des US-Konzerns haben im Oktober vergangenen Jahres Hybridsysteme mit Kohlenstoffnanoröhren und 10.000 funktionierenden Transistoren auf einem Si Wafer vorgestellt, sodass noch Ende dieses Jahrzehnts ein Einsatz von Nanoröhren in der klassischen Si Technologie möglich erscheint“, so Pichler abschließend.