Möglicher Nachfolger des Silizium-Chips
Winzige Kohlenstoff-Röhren als Baustein der Zukunft

In Silizium gegossene Computer-Chips werden noch mindestens zehn Jahre die Informationstechnik vorantreiben. Forschergruppen in aller Welt arbeiten aber bereits an einer Nachfolgetechnik, deren Basis mikroskopisch kleine Röhren aus Kohlenstoff-Atomen sein könnten.

WiWo/ap FRANKFURT/M. Einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur Massenproduktion dieser "Nano-Tubes" gab jetzt das Münchner High-Tech-Unternehmen Infineon bekannt. "Uns ist es gelungen, die Nano-Tubes genau an den Stellen wachsen zu lassen, wo wir das wünschen", erklärte der Leiter des Forschungsbereichs Nano-Prozesse bei Infineon, Wolfgang Hönlein.

Bisher war die Fertigung der kleinen Dinger mit einem Durchmesser von 0,4 bis 100 Nanometern (0,0000004 bis 0,0001 Millimeter) und einer Länge von immerhin etwa einem Millimeter reine Glückssache: Millionen von Kohlenstoff-Kristallen werden nach dem herkömmlichen Verfahren in einem Lösungsmittel auf eine Siliziumscheibe geschüttet. Wenn das Lösungsmittel verdunstet ist, muss man unter dem Elektronenmikroskop suchen, ob die Nano-Röhren auch an den elektronischen Kontaktstellen der Unterlage gelandet sind. "Dieses Verfahren ist nicht einsetzbar für ein mit der Mikroelektronik kompatibles Arbeiten", erklärte Hönlein im AP-Gespräch.

Bei dem neuen Infineon-Verfahren wird ein Metall aus Eisen, Kobalt und Nickel als Katalysator eingesetzt. Wird dieser gezielt präparierte Katalysator dem Gas Acetylen (C2H2) ausgesetzt, wachsen an den vorbestimmten Stellen die gewünschten Nano-Röhren - wie ein Kristall mit ganz bestimmten Strukturen. Mit dieser gezielten Steuerung der Nanoröhren-Fertigung sind nach Darstellung Hönleins die Voraussetzungen geschaffen, um mit den Tubes in die industrielle Mikroelektronik einzusteigen.

Brücke zwischen Leiterbahnen

Bei Infineon wird zunächst daran gedacht, die Nano-Röhren als Brücke ("Via") zwischen den Leiterbahn-Ebenen von Chips einzusetzen. Weil hier die Stromdichte sehr hoch ist, kommt es häufig zu Ausfällen. "Wir wollen diese kritische Stelle mit Nano-Tubes verstärken", erklärte Hönlein. Weil der Strom fast ohne jede Reibung durch die Nano-Röhren fließen kann, geht dies auch mit einer Leistungssteigerung einher.

Für die Entwicklung von logischen Schaltkreisen, Mikro-Controlern oder Prozessoren bedeutet die Möglichkeit, mit Nano-Tubes hohe Stromdichten bei geringer Wärmeentwicklung zu erzielen, auch höhere Takt- und Signalverarbeitungsraten. Bisher konnten mit den Kohlenstoff-Röhren zwar nur Schaltkreise aus wenigen Elementen verwirklicht werden, die noch weit von den Fähigkeiten der gegenwärtigen Mikroelektronik entfernt sind. Aber grundsätzlich sind mit dieser Technik auch sehr viel komplexere Schaltkreise möglich.

Noch mehr Zeit braucht nach Einschätzung Hönleins die Entwicklung von Speicherchips mit Nano-Tubes - hier muss ja der Zustand der Chips auch nach Abschaltung der Betriebsspannung erhalten bleiben. Der Produktion von "NRAM"-Chips mit Kohlenstoff-Nano-Röhren hat sich in den USA die Firma Nantero verschrieben. Damit sollen einmal kleine PDA-Computer mit einer Speicherkapazität von zehn Gigabytes und mehr möglich werden.

Intel betrachtet Herausforderung mit Gelassenheit

Beim Platzhirsch der Chip-Industrie betrachtet man die technologische Herausforderung offiziell mit Gelassenheit: "Wir schauen uns diese Forschungen sehr genau an", sagte Intel-Sprecher Hans-Jürgen Werner. "Aus heutiger Sicht sind die Nano-Tubes für uns aber nicht der Weg in die Zukunft." Mit der Weiterentwicklung der bisherigen Silizium-Technik will Intel bis 2009 eine Milliarde Transistoren auf einem Prozessor unterbringen - derzeit sind es 55 Millionen - und Taktraten von 20 bis 30 Gigahertz erreichen.

Neben Infineon ist es vor allem IBM, das die Nano-Tube-Forschung vorantreibt. "Ich denke, wir brauchen noch drei weitere Jahre an intensiver Forschung, bis wir erkennen können, wie viel besser diese Technik ist", erklärte Phaedon Avouris, der bei IBM kürzlich einen ultraschnellen Transistor aus Kohlenstoff-Nano-Röhren mitentwickelt hat. Vorher sei noch nicht an die Entwicklung konkreter Bauteile gedacht.

In München-Perlach erwartet Infineon-Forscher Hönlein, dass die Silizium-Technologie schon allein auf Grund ihrer beträchtlichen Erfolge ein großes Beharrungsvermögen an den Tag legen wird. Manchmal werde aber auch eine Technologie abgelöst, bevor sie an ihre Grenzen gestoßen sei, sagt der Wissenschaftler - ganz so wie vor rund 15 Jahren bei der Ablösung der Schreibmaschine durch den PC.

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