3-D-Design für den schnellen Computer von übermorgen

Mit einem neuen Chip-Design soll unter Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhren möglich werden, Speicher- und Prozessorschichten in drei Dimensionen zu stapeln.

Silizium-basierte Prozessoren stoßen durch die immer kleineren Strukturbreiten an ihre Grenzen. Neue Materialien sowie ein neues Design von Speicher und Prozessor sollen den CNT-Computer bis um das 1000-fache beschleunigen. Forscher der Stanford Universität erforschen alternative Materialien zur Herstellung von Computer-Chips. Bereits 2013 bauten sie einen Prozessor, auf der Basis von Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Dieser war allerdings langsam, groß und besaß nur wenige Transistoren. Ein neues Design soll den CNT-Computer nun extrem beschleunigen.

„Die größte Herausforderung bei der Entwicklung von schnelleren Computern ist nicht die Prozessor-Geschwindigkeit, sondern ein Speicherproblem“, erklärt Shulaker. Um großen Datenmengen zu analysieren, müssen kleine Teile davon über lange Strecken (einige Zentimeter) zwischen dem Speicher und dem Prozessor hin und her bewegt werden – eine enorme Energie- und Zeitverschwendung. Ein dreidimensionaler Aufbau, bei dem die zwei Komponenten auf demselben Wafer platziert sind soll die Lösung des Problems sein. Silizium kommt dafür allerdings nicht in Frage, da die Prozesstemperatur so hoch ist, dass andere Materialien Schmelzen.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) scheinen vielversprechend, da sie bei geringen Temperaturen prozessiert werden und ähnliche Eigenschaften besitzen wie Silizium. Zudem sind CNTs im Gegensatz zu Silizium effiziente Wärmeleiter, eine Grundvoraussetzung für einen dreidimensionalen Aufbau. So ermöglichten die Wissenschaftler ein Design, beim dem Speicher und Prozessor auf einer geringen Fläche vereint werden. Das neue 3D-Design hat die Laufzeit zwischen Speicher und Transistor extrem verkürzt. Die resultierende Architektur kann blitzschnelle Rechengeschwindigkeiten erzielen, die bis zu 1000 Mal schneller sind als bisher.

Das Team hat bereits verschiedene Sensor-Wafer auf Basis der neuen Architektur hergestellt. Diese könne beispielsweise Infrarotstrahlung oder Chemikalien detektieren. Als nächstes soll das System weiter skaliert werden, um größere und kompliziertere Chips herzustellen.

Quelle:

http://www.elektronikpraxis.vogel.de/halbleiterfertigung/articles/510145/?cmp=nl-95