Untergrenze von Moores Law:
Neues Transistor-Gate misst ein Atom

Wissenschaftler in China könnten den Punkt erreicht haben, an dem Moores Law und die weitere Miniaturisierung von Chip-Architekturen ihr Ende findet: Sie haben einen Transistor mit einer Gate-Länge von 0,34 Nanometern geschaffen. Dass es zumindest im konventionellen Bereich nicht mehr kleiner geht, zeigt sich an der Tatsache, dass dies schlicht der Größe eines Kohlenstoff-Atoms entspricht. Dies zeigt bereits, dass man hier nicht auf das übliche Silizium als Rohstoff setzte. Das hätte ohnehin nicht funktioniert, da man bereits bei weniger als 5 Nanometern einige Tricks einsetzen muss, um zu verhindern, dass die Elektronen aufgrund von Quanteneffekten völlig unkalkulierbare Wege nehmen und gar keine zuverlässigen Schaltungen mehr möglich sind.

Stattdessen setzten die Forscher hier auf eine Kombination aus Graphen und Molybdendisulfid. Und statt der üblichen flachen Architektur griff man auf eine Stufen-Form zurück, bei der ein Kontakt oben und einer unten zu finden sind. Um dies zu erreichen, wird die Graphen-Schicht an der passenden Stelle mit Aluminium bedampft und mit einem Hafnium-Layer isoliert.

Neue Verfahren nötig

Der Transistor, den die chinesischen Wissenschaftler hier nun entwickelt haben, erfüllt somit die Erwartungen in so genannte 2D-Materialien, wie es Graphen darstellt und bei denen sich die Atome in einer einzelnen Ebene ansiedeln. Der Vorteil liegt hier darin, dass so eben auch Strukturen von einem Atom Dicke hergestellt werden können.

Allerdings ist die neue Architektur nicht ohne weiteres auf die heutige Chip-Produktion zu übertragen. Denn die eingesetzten Materialien müssen aufgrund dessen, dass sich ihre Eigenschaften vom herkömmlichen Silizium-Modell doch unterscheiden, noch im Rahmen größerer Architekturen erprobt werden. Weiterhin ist hier auch ein neues Design-Verfahren erforderlich - ebenso wie andere Prozesstechniken.

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