Graphen könnte die Taktrate von Transistoren steigern
Der Kohlenstoff Graphen könnte schon bald die Schaltzeiten von Transistoren verkürzen und die Taktrate von Prozessoren um ein Vielfaches steigern. Obwohl die Mikroprozessoren mit jeder neuen Generation schneller geworden sind, kommt die Silizium-Halbleitertechnologie trotzdem an ihre physikalische Grenze ...
Der Kohlenstoff Graphen könnte schon bald die Schaltzeiten von Transistoren verkürzen und die Taktrate von Prozessoren um ein Vielfaches steigern. Obwohl die Mikroprozessoren mit jeder neuen Generation schneller geworden sind, kommt die Silizium-Halbleitertechnologie trotzdem an ihre physikalische Grenze und Taktfrequenzen von mehr als 5 GHz werden kaum zu erreichen sein.
Weiterentwicklung von Graphen als Halbleitermaterial lassen sich jedoch deutlich schnellere Prozessoren und Speicher entwickeln. Das Material besteht aus Kohlenstoffatomen, die quasi ein zweidimensionales Netz bilden. Schon im Jahr 2004 konnten die Forscher Forscher Andre Geim und Konstantin Novoselov das Material im Labor erzeugen; die Beobachtungen sind so bedeutend, dass sie dafür im Jahr 2010 den Physik-Nobelpreis erhielten. Die mögliche Taktrate von Transistoren aus dem Material könnte auf bis zu 1 MHz gesteigert werden. Bei Versuchen wurden zwei Graphen-Lagen so gestaltet, dass ein optimaler Stromfluss mit hoher Elektronen-Beweglichkeit möglich war. Transitoren aus Graphen könnten deshalb deutlich schneller schalten als aus bewährtem Silizium. Das Material zeigt ein typisches Verhalten: Während einlagiges Graphen wie ein metallischer Leiter wirkt, wird es zwei- oder mehrlagig zum Halbleiter und ist damit für den Aufbau von Transistoren geeignet. IBM-Forscher konnten aus schmalen Graphen-Streifen Chips entwickeln, die sich durch eine Taktrate von etwa 100 Gigahertz auszeichneten. Da reines Graphen außerdem quasi durchsichtig ist, könnte es sich auch für den Aufbau von Displays eignen und vielleicht eines Tages in Fernsehern oder Mobiltelefonen zum Einsatz kommen.
