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Bastelkasten für Nano-Elektroniker

Technik. - Noch immer bangen Entwickler und Hersteller vom mikroelektronischen Bauteilen angesichts physikalischer Schallmauern um das so genannte Moorsche Gesetz, wonach die Anzahl der Transistorfunktionen auf einem Prozessor alle zwei Jahre verdoppelt werden könne. Allerdings entdecken Wissenschaftler immer wieder Details und Tricks, die neue Hoffnung auf anhaltende Miniaturisierung von Prozessoren und damit zu neuen Geschwindigkeitsrekorden von Computern geben.

    Forscher des US-amerikanischen Elektronik Pioniers Hewlett-Packard und der Universität von Kalifornien stellten jetzt ein Verfahren vor, mit dem elektrische Verbindungen zwischen einzelnen Atomen hergestellt werden können. Die Hightech-Drähte selbst sind gerade ein bis zwei Atomdurchmesser dick und bis zu zehn Atome lang. Damit unterbieten die elektrischen Verbindungen alle bisherigen Entwicklungen dazu nochmals um den Faktor Hundert. Einzelne Moleküle, die als Schalter funktionieren, sollen so untereinander gekoppelt werden und so als Basis für ein völlig neues Chipkonzept dienen.

    Herkömmliche Computerprozessoren auf Siliziumbasis werden heute mit 0,13 Mikrometer großen Strukturen hergestellt und erreichen so mehrere Millionen von logisch verknüpften Schaltern auf wenigen Quadratmillimetern. Dennoch sieht Malcolm Penn, Chef des britischen Beratungshauses Future Horizon, das Ende der Siliziumtechnologie noch nicht als gekommen: "Vor 15 bis 20 Jahren ging man von einem Mikrometer als Auflösungsgrenze von Bauelementen aus, heute liegt sie bei rund einem Zehntel dessen." So plant der Chiphersteller Intel, 2003 die magische Grenze von 0,1 Mikron zu unterschreiten und noch in diesem Jahrzehnt sollen die Strukturgrenzen nochmals halbiert werden. Doch spätestens bei Schichtdicken von einem Atom ist auch die theoretische Grenze der herkömmlichen Chiptechnologie erreicht und der Wechsel auf völlig andere Herstellungsverfahren wird unumgänglich, will man weiter verkleinern.

    Ein Ansatz dazu bleibt der herkömmlichen Elektronik weiter treu: "Ausgehend von herkömmlichen Auflösungen sollen dann dreidimensionale Strukturen gefertigt werden", berichtet Penn. Prozessoren würden dann quasi in Sandwich-Bauweise über mehrere Transistoren-Ebenen verfügen und damit den Raum hundertfach besser ausnützen als heute. Andere Lösungen der Miniaturisierung setzen dagegen auf optische Bauelemente, deren Signale statt aus Elektronen dann aus Lichtquanten bestehen. Auch konnten bereits Transistoren aus Kohlenstoff-Nanoröhren in molekularer Auflösung hergestellt werden. Bis aber handelsübliche Rechner aus dem Supermarkt an der Ecke mit solchen Technologien bestückt sein werden, dürften trotzdem noch etliche Jahre vergehen.

    [Quelle: Heinz Schmitz]