Der nächste Schritt zum Nanoprozessor

Forscher bauen Schaltkreis auf einem einzigen Molekül

IBM Research hat bekannt gegeben, dass es seinen Forschern gelungen ist, einen kompletten elektronischen Schaltkreis auf einem einzigen Molekül unterzubringen. Der Schaltkreis ist auf einer Carbon-Nanoröhre angebracht. Beachtlich sei, dass dabei herkömmliche Techniken aus dem Halbleiterbau verwendet wurden, so IBM. Dies könnte ein wichtiger Schritt zu noch schnelleren Supercomputern sein.

In den vergangenen fünfzig Jahren hatte sich die Halbleiterindustrie darauf konzentriert, die Zahl der Schaltkreise auf einem Chip zu erhöhen und damit die Performance zu steigern. Erreicht wurde dies, indem Wege gefunden wurden, die Schaltkreise immer kleiner zu bauen. „In etwa zehn Jahren zeichnet sich jedoch ein Ende der Verkleinerungsmöglichkeiten bei der Siliziumtechnologie ab“, erklärt Karin Vey, Sprecherin von IBM Research, im Gespräch mit pressetext. Moores Law, das besagt, dass sich alle zwei Jahre die Anzahl der Transistoren in einem Chip verdoppelt, „kann nur dann weiterhin gelten, wenn grundsätzlich neue Ansätze gefunden werden. Die Nanotechnologie ist hierbei eine viel versprechende Möglichkeit“, so Vey.

Der nun fertig gestellte Prototyp ermöglicht es, das Potenzial von Carbon-Nanoröhren in kompletten Schaltkreisen zu erforschen. So könnte der Bau von immer kleineren und schnelleren Elementen für Rechner gelingen. Diese Nanoröhren haben einige Vorteile gegenüber herkömmlichen Silizium-Halbleiter, beispielsweise erlauben sie eine höhere Baudichte als heutige Transitoren und durch ihre geringe Größe ist eine weitere Miniaturisierung möglich. „Es ist ein bedeutender Schritt zur Integration von Nanotechnologie in bisherige Methoden der Halbleiterproduktion“, so Tze-Chiang Chen, Vize Präsident von Science und Technology bei IBM research.

Carbon-Nanoröhren sind miktroskopisch kleine, röhrenförmige Gebilde. Sie bestehen aus einzelnen Atomen und sind 50.000 Mal kleiner als ein menschliches Haar. An solch einer Röhre brachten die Forscher Drähte an, die von der Nanoröhre abstehen und auf denen der Hybrid-Schaltkreis angebracht wurde. Damit schafften es die Forscher nur ein einziges Molekül für den Aufbau zu verwenden.

Der von den IBM Technikern gebaute Kreis ist ein Ring-Oszillator, mit dem die Fähigkeiten von neu eingesetzten Materialien oder Prozessen gemessen wird. In weiteren Tests soll nun ergründet werden, wie gut sich die Technologie für den Bau ganzer Chips eignet. Die derzeitige Spitzengeschwindigkeit liegt zwar noch unter jenen der heutigen Silizium-Chips, im Vergleich zu bisher gezeigten Schaltkreisen mit Nanoröhrentechnologie liegt sie jedoch eine Million mal höher, so die Forscher. Die Anwendungsbereiche dieser Technologie lägen bei Supercomputern, die damit nun noch schneller gemacht werden könnten, meint Vey. Der Endverbraucher wird davon kurzfristig eher weniger betroffen sein. Jedoch kann davon ausgegangen werden, dass die kontinuierliche Perfomancesteigerung auch den privaten Laptops und PCs zugute kommen wird.