Erfolge auf dem Gebiet der Galliumarsenid-Chip-Technologie melden In letzter Zeit verstärkt japanische Wissenschaftler. Genau diesem Bereich widmen sich seit der Abkehr von den einst hochgepriesenen Josephson-Schaltkreisen neuerdings auch die IBM-Forscher. Auf Fortschritte in der GaAs-Chip-Entwicklung sind die Japaner dringend angewiesen. geht es ihnen doch um die rasche Entwicklung superschneller Computer, im Grunde also um die sogenannte "V. Generation" innovativer Rechenknechte.
Galliumarsenid stand als Halbleitermaterial lange Zeit im Schatten des fertigungstechnisch viel kommoder handhabbaren Siliziums, doch seine Aussichten, in absehbarer Zeit bei schnellen Schaltkreisen zum Material der Wahl zu avancieren, wachsen und wachsen. So kommt jetzt aus dem Lande Nippon die Kunde, zwei Unternehmen hätten beachtliche Fortschritte bei der Produktion der Ausgangsmaterialien für GaAs-Chips erzielt, während ein drittes Unternehmen bereits dabei sei, auf Galliumarsenidbasis komplexe, schnelle Chips mit guten Resultaten herzustellen.
Galliumarsenid, um das hier kurz zu rekapitulieren, weist Elektronen viel höherer Beweglichkeit auf als Silizium und verbraucht weniger Strom. Außerdem, und das mag á la longue vielleicht das Allerwichtigste werden, ist Galliumarsenid auch ein optoelektronisch nutzbarer Werkstoff. Dies verdient im Zeichen der Versuche, direkt auf den Chips Lichtleiter-Verbindungen vorzusehen und langfristig vielleicht sogar optische Computer (optische Schaltelemente) darzustellen, ohne Zweifel besondere Aufmerksamkeit.
Doch wie gesagt: Galliumarsenid herzustellen, ist immer noch keine einfache Aufgabe, und mit Galliumarsenid Chips zu fertigen, erfordert vielleicht noch mehr an Know-how. Um das zu verstehen, muß man sich einmal kurz vor Augen führen, auf welche Weise Galliumarsenid, dieser typische "Verbindungshalbieiter", hergestellt wird - und wo´s dabei klemmt.
Galliumarsenid wird in der Form produziert, daß ein Kristallisationskern in einen rotierenden Tiegel voll flüssigen Galliums und Arsens eingebracht und dann langsam wieder herausgezogen wird. Dabei aber treten immer wieder unerwünschte "Dislokationen" auf, sprich: minimale Defekte des Kristalls. Denn an manchen Stellen verlassen Moleküle ihren Platz im Kristallgitter, den sie eigentlich einnehmen sollten.
Forschungsteams der Firmen Toshiba und Sumitomo Electric haben nun unabhängig voneinander herausgefunden, wie man die Zahl dieser Kristall-Fehlstellen auf ein Minimum reduzieren kann. Sie haben festgestellt, es komme auf eine extrem gleichmäßige Temperaturverteilung in der Galliumarsen-Schmelze und im frisch wachsenden Kristallstab an.
Anscheinend ist es den Forschern inzwischen gelungen, ihren Gallium-Arsen-Kristall-Brei gleichmäßig temperiert am Kochen zu halten. Der Sumitomo-Electric-Wissenschaftler Dr. Koji Tada nennt als nächste Ziele seiner Arbeit "Vergrößerung des Kristalldurchmessers und dann", binnen etwa einem Jahr, "Aufnahme der Massenproduktion."
Nun zum nächsten Unternehmen, das über Erfolge auf dem GaAs-Feld berichtet: Der Computerhersteller Fujitsu - er vertreibt seine Maschinen unter allerlei fremden Firmenschildern - hat kürzlich neue, überaus schnelle Speicher-Chips vorgestellt (sogenannte RAM-Chips), die in Galliumarsenid-Technik gefertigt werden.
Einer von ihnen ist ein Schreib/ Lese-Speicherchip mit 4 KBit Kapazität und mit einer Zugriffszeit von bloß noch 3 Nanosekunden. Damit ist er rund doppelt so schnell wie ein vergleichbarer Silizium-Chip, loben Fachleute. Außerdem liegt sein Stromverbrauch mit nur 700 Milliwatt Leistungsaufnahme nur halb so hoch.
Der wahre Rekordhalter aber ist ein Chip, der in einer Fujitsu-eigenen Technologie gefertigt wird, die als "HEMT" (High Electron Mobility Technologie bekannt ist.
Dieser neue Clip kommt mit einer Zugriffszeit von weniger als einer Nanosekunde aus: Rund 900 Picosekunden reichen, um selbst an die geheimsten Daten heranzukommen.