Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kohlenstoff-Nanoröhren in Mikrochips besser als Kupferdrähte

17.03.2008
Technologiewechsel soll weitere Miniaturisierung sichern

Forscher des Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) haben festgestellt, dass Kohlenstoff-Nanoröhren für Interconnects (elektrische Verbindungen in Mikrochips) besser geeignet sind als Kupferdrähte. Der elektrische Widerstand ist deutlich geringer. Das ist das Ergebnis von Computersimulationen, die erstmals quantenmechanische Effekte in Nanodrähten aus Kupfer berücksichtigt haben. Die Forscher geben sich überzeugt, dass die Kohlenstoff-Nanoröhren die Nachfolger für Kupferdrähte in Mikrochips werden. Die Technologie müsse aber noch weiter erforscht werden, um bestehende Probleme zu lösen.

Eine klassische Betrachtung von Leitermaterialien erscheint den Forscherm bei immer kleiner werdenden Strukturen in Mikrochips nicht ausreichend. "Auf Nanoskalen verhalten sich Objekte nicht so, wie im makroskopischen Bereich", erklärt Teamleiter Saroj Nayak, Physiker am RPI. Aus diesem Grund haben die Forscher quantenmechanische Computermodelle erstellt, um die Charakteristiken von Kupferdrähten und Bündeln aus Kohlenstoff-Nanoröhren zu vergleichen. Über mehrere Monate wurden Simulationen am Supercomputer des Computational Center for Nanotechnology Innovations des RPI durchgeführt. Dieses IBM-BlueGene-System belegt aktuell Platz zwölf der Liste der Top 500 Supercomputer und ist das weltweit leistungsstärkste Computersystem einer Einzeluniversität.

Ergebnis der umfangreichen Simulationen war, dass Kohlenstoff-Nanoröhren-Bündel im Vergleich zu Kupferdrähten einen deutlich geringeren elektrischen Widerstand bieten. Damit erscheinen sie als Material für Interconnects gut geeignet. "Angesichts der gesammelten Daten denken wir, dass Kohlenstoff-Nanoröhren bei 45 Nanometern bessere Leistung bieten werden als Kupferdrähte", meint Nayak. Damit bezieht er sich auf jene Strukturgröße, auf die aktuell von der Chip-Industrie für den CPU-Massenmarkt gesetzt wird. Sowohl Intel als auch AMD fertigen inzwischen Prozessoren in 45-Nanometer-Technologie. Sie ist der jüngste Schritt im Miniaturisierungs-Wettlauf der Computerindustrie.

Doch eine weitere Miniaturisierung von Mikrochips werde mittelfristig an Kupfer als Interconnect-Material scheitern, meinen Forscher. "Kupferdraht-Interconnects schränken die Leistung integrierter Silizium-Schaltkreise erheblich ein", erklärte etwa Dries Van Thourhout von der Universität Gent gegenüber dem EU-Service ICT Results. "Es ist schwer, Daten über diese Verbindungen auf eine ausreichend schnelle, energieeffiziente Weise zu übertragen. Es ist ein Problem der Bandbreite und Kupfer wird für die Verarbeitungsleistung der zukünftigen Mikrochips nicht ausreichen." Innerhalb der nächsten fünf bis zehn Jahre müsse ein guter Ersatz für Kupfer gefunden werden, heißt es vom RPI.

Dieser Ersatz können Kohlenstoff-Nanoröhren sein, sind die dortigen Forscher angesichts ihrer Ergebnisse, die im März im Journal of Physics: Condensed Matter veröffentlicht werden, überzeugt. Allerdings müssten noch Probleme gelöst werden, wie etwa die Frage der kosteneffizienten Massenproduktion oder die Züchtung von Kohlenstoff-Nanoröhren, die wirklich rein metallische Eigenschaften aufweisen. Der Einsatz von Kohlenstoff-Nanoröhren als Interconnects wird auch von anderen Gruppen erforscht, etwa in Stanford http://www.stanford.edu oder bei Infineon http://www.infineon.com . Ein anderer denkbarer Ansatz sind optische Interconnects, woran etwa an der Universität Gent gearbeitet wird.

Thomas Pichler | pressetext.austria
Weitere Informationen:
http://www.rpi.edu
http://www.top500.org
http://www.ugent.be

Weitere Berichte zu: Kohlenstoff-Nanoröhre Mikrochip

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Mikroplastik in Meeren: Hochschule Niederrhein forscht an biologisch abbaubarer Sport-Kleidung
18.09.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Flexibler Leichtbau für individualisierte Produkte durch 3D-Druck und Faserverbundtechnologie
13.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik