TU Ilmenau entwickelt Chiptechnologie von übermorgen

Foto: TU Ilmenau Quelle: (idw)

Die Technische Universität Ilmenau führt ein europäisches Projekt an, in dem neue Technologien zur Entwicklung elektronischer Chips erforscht werden. Sie ermöglichen Computer, Handys und Tablets der nächsten Generation. In dem 18-Millionen-Euro-Projekt entwickeln die Wissenschaftler nanoelektronische und nanomechanische Systeme, die nur fünf bis zehn Mal größer sind als die heute gültige theoretische Untergrenze: das Atom.

In den vergangenen 40 Jahren erlebte die moderne Informationsgesellschaft eine fulminante technologische Entwicklung. Elektronische Chips für Computer, Handys und Tablets wurden immer schneller und leistungsfähiger. In solchen modernen Chips sind billionenfach so genannte Feld-Effekt-Transistoren integriert. Waren die kleinsten Teile dieser Transistoren, die als Strom-Schalter funktionieren, 1970 noch so groß wie ein menschliches Haar, wurden ihre Abmessungen um mehr als das Tausendfache auf heute 35 Nanometer reduziert. Auch die Anzahl der Schaltelemente auf einem einzelnen Chip konnte von 2.300 im Jahr 1970 auf über 1,3 Billionen erhöht werden.

Um dieses exponentielle Wachstum technologischer Evolutionen für die moderne Informationsgesellschaft beizubehalten, arbeiten 15 Partner aus acht europäischen Ländern an neuen Technologien zur Herstellung immer kleinerer hoch-funktioneller nano-elektronischer Baueinheiten. Geleitet wird das Projekt „Single Nanometer Manufacturing for beyond CMOS devices (SNM)“ von Prof. Ivo W. Rangelow, Leiter des Fachgebiets Mikro- und Nanoelektronische Systeme der TU Ilmenau. Für den nächsten Evolutionsschritt von Transistoren ist High Performance Single Nanometer Manufacturing die Schlüsseltechnologie. Beteiligt sind Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus der Industrie. Von der Gesamtförderung von knapp 18 Millionen Euro für vier Jahre stammen gut 12 Millionen aus dem 7. Rahmenprogramm der Europäischen Union, die restlichen sechs Millionen werden von den beteiligten Industrieunternehmen aufgebracht.

Die theoretische technische Konstruktionsgrenze für einen Transistor ist heute die Größe eines Atoms. Die 50 europäischen Forscher streben Herstellungsmethoden für elektronische Baueinheiten im Einzelnanometerbereich an, also in der Größe des Millionsten Teils eines Millimeters. Damit kämen sie der theoretischen atomaren Untergrenze sehr nahe. Für ihre ambitionierten wissenschaftlichen Arbeiten steht dem Forscherteam um Prof. Rangelow das hervorragende technische Equipment des Zentrums für Mikro- und Nanotechnologien an der TU Ilmenau zu Verfügung. Da sich unterhalb von zehn Nanometern die physikalischen Gegebenheiten dramatisch ändern, operieren die Wissenschaftler des SNM-Projektes mit Theorien der Quantenmechanik. Im Gegensatz zur klassischen Physik erlaubt die Quantenmechanik präzise Berechnungen der physikalischen Eigenschaften von Materie bis hin zum subatomaren Größenbereich. Quanteneffekte ändern die fundamentale Natur von Transistoren derart, dass so genannte Einzelelektronen-Bauelemente konstruiert werden können – die Grundlage für eine vollkommen neue, extrem energiesparende, hoch-leistungsfähige Elektronik der Zukunft.

Quelle: Technische Universität Ilmenau (idw)