Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher bauen neuartigen 3D-Mikrochip

31.01.2013
Spintronik-Modul setzt auf funktionelle Materialschichten

Forscher der University of Cambridge haben einen neuartigen Speicherchip gebaut, bei dem Information in drei statt nur zwei Dimensionen fließt. Das stellt deutlich effizientere Elektronik in Aussicht.


Speicherriegel: werden in Zukunft dreidimensional (Foto: A.Dreher, pixelio.de)

"Heutige Chips sind in der dritten Dimension sehr verschwenderisch - das Gehäuse ist Millimeter dick, aber es gibt nur eine Schicht aktiver Komponenten im Chip, die nur einige Mikrometer Dicke ausmachen", erklärt Russel Cowburn, Physikprofessor in Cambridge, gegenüber pressetext. Der neue Ansatz verspricht Mikrochips, die innen viel mehr speichern können, ohne nach außen größer zu werden.

Die heute, Donnerstag, im Magazin Nature vorgestellte Entwicklung kombiniert dazu Spintronik, bei der Information nicht in der Ladung, sondern dem Spin von Elektronen gespeichert wird, mit einem speziellen Aufbau. Dieser kommt dank funktionellen Materialschichten ohne Transistoren aus, um Daten zwischen verschiedenen Ebenen des Chips zu verschieben. "Unser Zugang bedeutet nur einen geringen Kostenzuwachs pro Schicht", betont dabei Cowburn. Das sei ein Vorteil gegenüber anderen 3D-Chipkonzepten, bei denen die Kosten mit der Zahl der Ebenen deutlich steigt.

Einfach die richtigen Materialien

Um bei einem dreidimensionalen Chip Daten zwischen den einzelnen Ebenen zu verschieben, wäre normalerweise eine Reihe von Transistoren nötig. Doch die damit verbundene Komplexität und der Platzbedarf würde die Vorteile des Übergangs zum 3D-Aufbau weitgehend zunichte machen, so die Forscher.

Daher setzen sie stattdessen auf einen neuen, experimentellen Ansatz namens "Sputtering". Dabei haben sie auf einem Silizium-Chip wenige Atome dicke Lagen aus drei Materialien aufgebaut. Kobalt- und Platinatome dienen dabei zum Speichern digitaler Information, während Ruthenium-Atome sie zwischen verschiedenen Schichten weiterleiten.

Dass so das Material die Funktion von Transistoren übernimmt, führt unter anderem dazu, dass die Entwicklung sehr kompakt ausfällt. "Unser heute veröffentlichter Demonstrator-Chip hat elf funktionelle Lagen, die insgesamt nur 20 Nanometer dick sind", so Cowburn. Das Gehäuse müsste somit nicht dicker ausfallen als bei aktuellen Mikrochips, obwohl viel mehr Daten gespeichert werden könnten. Zwar sind Platin und Ruthenium relativ teure Elemente, doch auch das macht dank des neuen Konstruktionsprinzips wenig aus. "Wenn man nur wenige Atome braucht, kann man günstig viele Chips fertigen", erklärt der Pysiker.

Vielseitiges Potenzial

Der aktuell vorgestellte Spintronik-Chip ähnelt zwar am ehesten einem RAM-Baustein, das Konstruktionsprinzip sollte dem Cambridge-Team zufolge aber auch für andere Elektronikelemente geeignet sein. "Es kann gut sein, dass die ersten realweltlichen Anwendungen nicht im Bereich Speicher liegen, sondern anderswo", meint Cowburn. Als Beispiel nennt er den medizinischen Bereich. Dem Physiker zufolge arbeitet man an verschiedenen Ansätzen, die Entwicklung wirklich auf den Markt zu bringen. "Ich hoffe, dass wir in den nächsten paar Jahren etwas herausbringen."

Thomas Pichler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.cam.ac.uk

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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

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,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie