Das kalifornische Silicon Valley hat seinen Namen von dem gleichnamigen chemischen Element, zu deutsch Silicium. Das Element ist der Grundstoff jedes Computerchips und somit Quelle des legendären Reichtums in dem Tal in der Nähe von San Francisco. Dank eines Teams der Stanford University könnte es sein, dass das kalifornische Tal einen anderen Namen bekommt. Unter Einsatz von Nanomaterialien konnten die Wissenschaftler einen Chip entwickeln, der herkömmlichen Silicium-Chips deutlich überlegen ist.


Limits von Silicium-Chips

Das Projekt läuft in Stanford unter dem Namen “ Nano-Engineered Computing Systems Technology” oder auch “N3XT” und entstand in Zusammenarbeit mit drei weiteren amerikanischen Universitäten. Das Team hatte das Ziel, einen neuen Chip zu entwickeln, der ohne die Nachteile von Silicium-Chips auskommt. Spezifisch können Chips aus Silicium nicht als Stapel konstruiert werden, da dabei die untersten Stapel-Schichten beschädigt werden würden. Silicium-Chips sind daher stets als einzelne Schicht konstruiert, deren Bestandteile miteinander verbunden werden.


Das Resultat daraus ist, dass Informationen oft über längere Strecken übertragen werden müssen, was den Energieverbrauch der Chips deutlich erhöht. Das Team versuchte also, einen “mehrstöckigen” Chip zu entwickeln, der diese Problematik umgeht, da die Daten lediglich über deutlich kürzere Distanzen übertragen werden müssen.

Neues Chipdesign verspricht effizientere Chips

Die Lösung lag darin, von dem klassischen Chip-Baustoff Silicium abzuweichen. Dadurch konnte die für die Konstruktion der Chips benötigte Temperatur deutlich gesenkt werden. Silicium-Chips müssen bei der Konstruktion auf Temperaturen von 928 Grad Celsius erwärmt werden, was der Grund dafür ist, dass sie nur auf einer Ebene gebaut werden können. Die neuen Chips erlauben es dagegen, mehrere Schichten übereinander zu konstruieren, sodass die Informationsübertragung deutlich effizienter erfolgen kann, da ganz andere Kontaktwege verwendet werden können (die verwendeten Kontaktwege werden im Englischen als “vias” bezeichnet).

Diese Kontaktwege sind deutlich weiter entwickelt als die üblicherweise benutzten Silicium-Transistoren. Das N3XT-Projekt nutzt sogenannten “Carbon Nanotube Transistors” (CNT), die deutlich schneller und effizienter arbeiten als ihre Pendants aus Silicium. Laut H.-S. Philip Wong, einem der Co-Autoren der Studie, kann durch das neue Chipdesign eine Effizienz-Steigerung um den Faktor 1000 erreicht werden.

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1 Kommentar

  1. Fattyman

    15. Dezember 2015 at 21:25

    Also Gallium-Arsenid-Chips waren schon vor 30 Jahren so schnell wie heutige Chips und können durchaus Taktraten von mehreren hundert Gigahertz erreichen. Das Problem waren die erreichbaren Strukturbreiten und der verflucht schwierige Herstellungsprozess, der dem verbreiteten Einsatz dieser Chips entgegen stand. Immerhin sollten Chips mit der heutigen Anzahl von Transistoren nicht quadratmetergroß werden.

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