Halbleiter: 4D-Transistor zeigt Computerzukunft

4D-Transistor: Blick durch das Elektronenmikroskop. Bild: purdue.edu

US-amerikanische Forscher sind überzeugt, einen weiteren wichtigen Meilenstein bei der Entwicklung der Computertechnologie von morgen erreicht zu haben: Sie haben eine neuartige Form von Transistoren konzipiert, die im Vergleich zur aktuellen Technikgeneration einen erheblichen Leistungssprung bringen soll. Die Bauteile bestehen dabei aus drei Indium-Gallium-Arsenid-Nanodrähten, die unter dem Elektronenmikroskop wie winzige Weihnachtsbäume aussehen. Eine erste öffentliche Präsentation des "4D-Transistor" genannten Designs ist für kommenden Samstag, den 15. Dezember, zu Beginn des International Electron Devices Meeting in San Francisco angekündigt.

"Unsere Entwicklung gewährt einen Einblick darauf, was uns in Zukunft in der Halbleiterindustrie erwartet", erklärt Peide "Peter" Ye, Professor für Electrical and Computer Engineering an der Purdue University. Gemeinsam mit Forscherkollegen der eigenen sowie der Universität in Harvard hat er den ersten Prototyp eines 4D-Transistors entwickelt, der anstatt der herkömmlichen flachen Bauweise auf eine dreidimensionale Grundstruktur setzt. Laut Ye bahnt sich damit bereits eine grundlegende Revolution in der Computertechnologie an: "Derartige Bauteile könnten die heute üblichen Silizium-Halbleiter bereits innerhalb des nächsten Jahrzehnts ersetzen."

Innovatives Design

Der neuartige dreidimensionale Ansatz sieht vor, dass die einzelnen Transistoren nicht in einer Ebene nebeneinander aufgereiht, sondern in mehreren Schichten übereinander gestapelt werden. Dadurch ergeben sich gleich mehrere Vorteile. So soll es Computeringenieuren dadurch künftig möglich sein, deutlich schnellere, kompaktere und effizientere integrierte Schaltkreise zu bauen, die etwa das Gewicht von Laptops wesentlich reduzieren könnten. Mithilfe des innovativen Designs und der Verwendung von Indium-Gallium-Arsenid sollen sogar Gate-Längen von weniger als zehn Nanometer realisierbar sein.

"Ein einstöckiges Gebäude bietet nur einer begrenzten Anzahl von Menschen Platz. Aber je mehr Stockwerke man hat, umso mehr Leute passen hinein. Bei Transistoren ist das genau gleich", erläutert Ye die dazugehörige Grundidee. "Das Stapeln der Bauteile erlaubt einen größeren Stromfluss und höhere Schaltgeschwindigkeiten für High-Speed-Computing. Das eröffnet uns eine völlig neue Dimension, daher bezeichne ich diese Art von Transistoren als '4D'", so der Wissenschaftler.

Indium-Gallium-Arsenid

"Silizium verfügt über eine eingeschränkte 'elektronische Mobilität', die bestimmt, wie schnell Elektronen fließen können. Um die Entwicklung der Computertechnologie voranzutreiben, werden höchstwahrscheinlich bald andere Materialien benötigt werden", meint Ye. Das beim 4D-Transistor verwendete Indium-Gallium-Arsenid gilt als ein vielversprechender Kandidat für einen möglichen Siliziumersatz.

Quelle: www.pressetext.com/Markus Steiner