Das könnte ein Schlüsselschritt der Grundlagenforschung zur Entwicklung kleinerer und schnellerer Nachfolger heutiger Silizium-Halbleiter sein. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die IBM-Wissenschaftler heute in der Fachzeitschrift "Science".
Die Entwicklung von Silizium-Halbleiter folgt derzeit noch immer dem in den 60er Jahren postulierten Moore'schen Gesetz, demzufolge sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip (und damit dessen Leistung) etwa alle 18 Monate verdoppelt. Technisch wird dies - unter anderem aufgrund der immer höheren Abwärme - aber immer schwieriger, und die Hersteller müssen bereits zu Tricks greifen, indem sie beispielsweise die atomare Struktur des Siliziums ändern ("Strained Silicon") oder hauchdünne Schichten isolierender Materialien verwenden ("Silicon on Insulator").
Aber "irgendwann geht auch da der Dampf aus", erläutert Dimitri Antoniadis, Professor für Elektrotechnik an der Bostoner Hightech-Universität Massachusetts Institute of Technology (MIT). Kohlenstoff-Nanoröhrchen gelten derzeit als potenzielle interessante Alternative zum Silizium. Forscher gehen davon aus, dass sie Ladung schneller und mit geringerem Stromverbrauch transportieren können. Aufgrund ihrer Struktur könnten sie zudem Elektronen kollisionsfrei "transportieren".
Bei dem jetzt von Big Blue realisierten Schaltkreis handelt es sich um einen Ringoszillator, wie er häufig für die Evaluierung von Chiptechnik genutzt wird. Dieser erreichte immerhin schon eine Taktfrequenz von 52 Megahertz. Das ist zwar deutlich mehr als in bisherigen Nanotube-Experimenten, aber gar nichts im Vergleich zu aktuellen Silizium-Halbleitern.
Zhilong Chen, einer der an dem Projekt beteiligten Forscher, geht davon aus, dass Silizium-Halbleiter noch für rund 15 Jahre nutzbar sein werden, und dass die Nanoröhrchen-Technik noch einen langen Weg vor sich hat. Das IBM-Team machte zwar einige technische Anleihen bei der konventionellen Halbleiterfertigung, musste seine Nanotube aber nichtsdestotrotz in einem speziellen Labor anfertigen.
Chen zufolge ging es vornehmlich darum, den ersten funktionieren Schaltkreis auf einem Nanoröhrchen zu demonstieren, nicht den schnellsten. Jetz, wo das funktioniere, "wissen wir was zu tun ist, um mehr Leistung herauszuholen."
MIT-Forscher Antoniadis zufolge ist es aber noch keineswegs sicher, dass Kohenstoff-Nanoröhrchen letzten Endes tatsächlich zum "Allheilmittel" der Halbleiterhersteller werden. Selbst mit Carbon Nanotubes müssten schließlich auch noch andere Elemente auf dem Chip geschrumpft werden. "Wir wissen nicht, ob das hilft", sagte er. (tc)