Chips DER ZUKUNFT 06.10.2015, 13:29 Uhr

IBM baut Mikrochip mit Kohlenstoffröhrchen anstelle von Silizium

Prozessoren in Computern sollen künftig weitaus schneller arbeiten, weil sie dann aus Millionstel Millimeter kleinen Bauteilen aus Kohlenstoff statt Silizium bestehen. Die Elektronen fließen beinahe ungehindert in den Chips. Das Problem der Kontaktierung haben IBM-Forscher im Ansatz gelöst.

Geschafft: Ein im IBM-Labor hergestellter Wafer mit Nanotubes aus Kohlenstoff.

Geschafft: Ein im IBM-Labor hergestellter Wafer mit Nanotubes aus Kohlenstoff.

Foto: IBM Research

Nanotubes, also Röhrchen, die aus sechseckig angeordneten Kohlenstoffatomen bestehen, könnten in einigen Jahren Silizium als Basismaterial für Transistoren ersetzen. Mikroprozessoren und andere Computerchips bestehen aus Milliarden Transistoren. Mehr ist mit dem Werkstoff Silizium aus physikalischen Gründen nicht drin.

Mit Nanotubes, die nur wenige Millionstel Millimeter groß sind, schon. Es sind auch schon Transistoren aus Kohlenstoff gebaut worden, doch sie haben bisher einen Nachteil: Der winzige Strom, der in ihnen arbeitet, muss den Transistor wieder verlassen, um in einen benachbarten zu fließen. Das war bisher nur mit Einschränkungen möglich, weil die Kontaktflächen einen zu großen elektrischen Widerstand hatten.

Metall und Kohlenstoff verschmelzen

Dieses Problem hat der amerikanische Elektronikkonzern IBM jetzt gelöst, im Ansatz jedenfalls. Die Forscher haben einen metallurgischen Prozess entwickelt, bei dem Kohlenstoff- und die Metallatome der Kontakte auf chemischem Wege miteinander verschmolzen werden. Dieses Verfahren, von den Entwicklern „end-bonded contact scheme“ genannt, erlaubt es, die Kontakte auf zehn Millionstel Millimeter schrumpfen zu lassen, ohne dass sich die Leistung der Kohlenstoff-Transistoren entscheidend verschlechtert.

Durch einen chemischen Prozess werden die Kontakte der Nanotubes aus Kohlenstoff auf eine Größe von unter 10 nm geschrumpft.

Durch einen chemischen Prozess werden die Kontakte der Nanotubes aus Kohlenstoff auf eine Größe von unter 10 nm geschrumpft.

Quelle: IBM Research

Stellenangebote im Bereich Elektrotechnik, Elektronik

Elektrotechnik, Elektronik Jobs
PFISTERER Kontaktsysteme GmbH-Firmenlogo
Technical Support High Voltage Accessories (m/w/d) PFISTERER Kontaktsysteme GmbH
Winterbach Zum Job 
B. Braun Melsungen AG-Firmenlogo
Global Lead (w/m/d) Operational Technology (OT) B. Braun Melsungen AG
Melsungen Zum Job 
WIRTGEN GmbH-Firmenlogo
Duales Studium Software Engineering - Bachelor of Engineering (m/w/d) WIRTGEN GmbH
Windhagen, Remagen Zum Job 
Infraserv GmbH & Co. Höchst KG-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Anlagen- & Prozesssicherheit Infraserv GmbH & Co. Höchst KG
Frankfurt am Main Zum Job 
Schluchseewerk AG-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Schwerpunkt Konformität Schluchseewerk AG
Laufenburg Zum Job 
Indorama Ventures Polymers Germany GmbH-Firmenlogo
Sicherheitsingenieur (m/w/d) für Anlagen- und Prozesssicherheit Indorama Ventures Polymers Germany GmbH
Gersthofen Zum Job 
TotalEnergies-Firmenlogo
Koordinator (m/w/d) Inbetriebnahme und Qualität TotalEnergies
Berlin, München Zum Job 
Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft Aktiengesellschaft in München-Firmenlogo
Underwriter Downstream / Energy (m/f/d)* Münchener Rückversicherungs-Gesellschaft Aktiengesellschaft in München
München Zum Job 
STAWAG - Stadt und Städteregionswerke Aachen AG-Firmenlogo
Betriebsingenieur:in Wärmeanlagen (m/w/d) STAWAG - Stadt und Städteregionswerke Aachen AG
Prognost Systems GmbH-Firmenlogo
Technischer Projektmanager (m/w/d) (Maschinenbauingenieur, Maschinenbautechniker, Elektrotechniker, Mechatroniker o. ä) Prognost Systems GmbH
Stadtwerke Südholstein GmbH-Firmenlogo
Ingenieur der Elektro- oder Energietechnik als Leiter Planung und Netzbetrieb Strom (m/w/d) Stadtwerke Südholstein GmbH
Pinneberg Zum Job 
Friotherm Deutschland GmbH-Firmenlogo
Elektrotechniker / Elektrokonstrukteur (m/w/d) Friotherm Deutschland GmbH
Weißensberg Zum Job 
Stuttgart Netze GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Planung Straßenbeleuchtung (w/m/d) Stuttgart Netze GmbH
Stuttgart Zum Job 
Stuttgart Netze GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Baukoordination und Qualitätssicherung (w/m/d) Stuttgart Netze GmbH
Stuttgart Zum Job 
Stuttgart Netze GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Projektierung Netze Strom / Gas (w/m/d) Stuttgart Netze GmbH
Stuttgart Zum Job 
VIAVI-Firmenlogo
Solutions Engineer (m/w/d) VIAVI
Eningen Zum Job 
Klinikverbund Südwest-Firmenlogo
Strahlenschutzbeauftragter (m/w/d) Klinikverbund Südwest
Sindelfingen Zum Job 
Klinikverbund Südwest-Firmenlogo
Strahlenschutzbeauftragter (m/w/d) Klinikverbund Südwest
Sindelfingen Zum Job 
Ferrotec Europe GmbH-Firmenlogo
Account Manager Thermistoren Automotive (m/w/d) Ferrotec Europe GmbH
Frankfurt, Unterensingen, Home-Office Zum Job 
Adolf Würth GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Elektroingenieur (m/w/d) Fahrzeugeinrichtung Adolf Würth GmbH & Co. KG
Obersulm-Willsbach Zum Job 

Um höhere Computerleistung zu erhalten, müssen die Prozessoren, die Herzen der Rechner, auf gleicher Fläche immer mehr Transistoren aufnehmen. Bei Silizium ist das Ende der Fahnenstange weitgehend erreicht. Die viel kleineren Nanotube-Transistoren nehmen weit weniger Platz ein. Außerdem flitzen die Elektronen, die letztlich die Rechenarbeit leisten, viel schneller durch die neuartigen Transistoren als durch Siliziumstrukturen.

Flaschenhals in der Transistor-Technologie

„Bei jeder fortgeschrittenen Transistor-Technologie gibt es einen Flaschenhals“, sagt Dario Gil, Vice President of Science & Technology in der IBM-Forschungsabteilung. „Mit der Verkleinerung der Transistoren erhöht sich der Widerstand der Kontakte.“ Mit dem neuen Kontaktierungsverfahren glauben die Forscher auf dem richtigen Weg zu sein, die Zwickmühle aufzulösen. „Das bringt uns einen Schritt weiter auf dem Weg zu einer Nanotube-Technologie innerhalb eines Jahrzehnts“, so Gil.

Schematische Darstellung der Mikroprozessoren Nanotubes aus Kohlenstoff: Die Länge der Kontakte unterschreitet 10 nm.

Schematische Darstellung der Mikroprozessoren Nanotubes aus Kohlenstoff: Die Länge der Kontakte unterschreitet 10 nm.

Quelle: IBM Research

Nanotubes sind noch zu teuer

Mit vielfach schnelleren Transistoren innerhalb von Prozessoren lässt sich die Rechengeschwindigkeit von Großcomputern, wie sie beispielsweise von Suchmaschinen und Cloudanbietern eingesetzt werden, massiv erhöhen. Nanotubes sind auch Hoffnungsträger für leistungsfähigere Batterien, wie IBM betont. Bisher gibt es jedoch noch kein Herstellungsverfahren, mit dem sich Billionen Nanotubes preiswert herstellen lassen.

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.