Graphen-Computer: Schnell, sparsam & stets bereit

Forscher der University of California arbeiten derzeit an neuen Chip-Architekturen auf Basis von Graphen. Die Informationen werden dabei über die Spins von Elektronen repräsentiert. Bei Graphen handelt es sich um ein zweidimensional angeordnetes Wabengitter von Kohlenstoff-Atomen. In diesem werden über ein Verfahren namens "Tunneling Spin Injection" Elektronen mit der Spin-Richtung Up oder Down verankert, was der Information 0 oder 1 entspricht.

Ein entsprechender Speicherchip würde Daten faktisch unbegrenzt speichern können. Eine Zufuhr von Energie ist nur nötig, wenn eine Informations-Zelle umgeschrieben werden soll. Hat ein auf dieser Grundlage konstruierter Computer gerade nichts zu berechnen, wäre der Stromverbrauch also sehr niedrig.

So könnten Graphen-Computer zukünftig auch ohne Energiezufuhr immer Einsatzbereit bleiben. Werden sie zum Arbeiten benötigt, müsste nur eine Stromversorgung angeschlossen werden und der vorhergehende Zustand wäre sofort wieder verfügbar.

Die Forscher sehen außerdem die Möglichkeit, auf Basis des Kohlenstoff-Gitters ein System zu entwickeln, bei dem Prozessor, Arbeits- und Festspeicher nicht mehr von einander getrennt sind. Das brächte einen deutlichen Performance-Vorteil, da der System-BUS als Flaschenhals wegfällt.

Die Geschwindigkeit wird im Vergleich zu Silizium-Chips ohnehin schon deutlich steigen. IBM-Wissenschaftler hatten kürzlich bereits einen Graphen-Transistor vorgestellt, der mit 100 Gigahertz getaktet ist und für den Betrieb mit bis zu 1 Terahertz weiterentwickelt werden soll.

Probleme bereitet den Forschern derzeit noch der vergleichsweise hohe Stromverbrauch beim Schreiben in die Speicherzellen. Allerdings ist man optimistisch, diese Schwierigkeiten beheben zu können. Bereits in fünf Jahren könnten die ersten funktionierenden Schaltkreise hergestellt werden können, hieß es.