Simulationsverfahren für die Nanoelektronik

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Vorhaben mit 432.000 Euro. Kooperationspartner sind die Universität Rovira i Virgili im spanischen Tarragona und die Firma Admos Advanced Modeling Solutions in Frickenhausen.

Die Leistung neuer Computerchips verdoppelt sich etwa alle zwei Jahre. Immer mehr Transistoren finden auf einem Mikroprozessor Platz. Waren es auf dem ersten 1971 von Intel auf den Markt gebrachten Prozessor gut 2000, so sind es heute mehrere Milliarden. Im Laufe dieser Entwicklung stoßen die bekannten Herstellungsverfahren an ihre technischen Grenzen.

Neue Verfahren für die Miniaturisierung der Bauteile werden in weltweiten Verbünden von Hochschulen und Industrie entwickelt. Bis zur Produktionsreife einer neuen Generation von Prozessoren sind umfangreiche Vorarbeiten nötig.

„Die Simulation der Funktionsweise der Chips muss heute zunehmend die Brücke schlagen zwischen besonderen physikalischen Effekten in Schaltelementen, die nur wenige Nanometer groß sind, hin zu einem Gesamtsystem aus mehreren Milliarden Transistoren“, erläutert Projektleiter Prof. Dr. Alexander Klös.

Hierfür entwickelt die Arbeitsgruppe, die im Kompetenzzentrum Nanotechnik und Photonik der THM angesiedelt ist, neuartige effiziente Simulationsverfahren. Außerdem arbeiten die Wissenschaftler daran, prozesstechnische Schwankungen bei der Herstellung der Mikrochips in die Simulationen einzubeziehen und damit die Ausbeute der Technologie zu erhöhen. Die zukünftigen Transistoren, um die es in dem Projekt geht, sind weniger als 20 Nanometer groß. Das ist etwa ein Fünftausendstel der Dicke eines menschlichen Haares.

Das Forschungsvorhaben hat eine Laufzeit von vier Jahren und wird im Rahmen des Programms „IngenieurNachwuchs“ gefördert. Ziel dieser Förderlinie des BMBF ist es, junge Forschergruppen an Fachhochschulen zu etablieren. Dem Gießener Team gehören neben Klös die Wissenschaftlichen Mitarbeiter Fabian Hosenfeld und Harith Al Khafji an, die parallel ihr Masterstudium abschließen. Michael Gräf promoviert im Rahmen des Projekts an der spanischen Partnerhochschule.