Nanodrahtgeflecht rettet Moore

Wissenschaftler am Forschungslabor von Hewlett-Packard (HP) im kalifornischen Palo Alto wollen eine Methode gefunden haben, um dem Moore'schen Gesetz länger Gültigkeit zu verschaffen. Die Aussage von Intel-Veteran Gordon Moore aus den 1960er Jahren, wonach sich die Zahl der Transistoren auf Chips alle 18 Monate verdopple, kann in naher Zukunft nicht mehr aufrecht gehalten werden. Denn werden noch mehr Schaltkreise noch enger auf die Chips gepackt, machen sich atomare Kräfte als Störungen bemerkbar.

Das Verfahren der HP-Forscher könnte nun das Ende der regulären Produktion von Chips um Jahre, wenn nicht gar Jahrzehnte hinauszögern. Denn ihnen ist es gelungen, einen wichtigen Teil der Prozessoren, der zudem auf der Siliziumober-fläche viel Platz benötigt, auszulagern. Und zwar werden die Verbindungslinien, die derzeit innerhalb eines Prozessors angeordnet sind, in Form eines engmaschigen Netzes über den Chip gelegt. Durch dieses Geflecht aus Nanodrähten wird auf dem eigentlichen Halbleiter wieder Platz geschaffen. «Zumindest bei einer Form von Chips haben wir prinzipiell eine Lösung gefunden, um schnellere und sparsamere Chips zu bauen, ohne dass wir die Transistoren noch weiter verkleinern müssen», sagt Stan Williams vom HP-Forschungslabor, der nun seine Ergebnisse zusammen mit Greg Snider in der Fach-zeitschrift «Nanotechnology» des British Institute of Physics veröffentlicht hat.

Das Prinzip des kommunikativen Maschendrahtzauns im Nanoformat ist eine der wichtigsten Entwicklungen der HP-Forscher der letzten Zeit. So hat die Firma gezeigt, dass mit Hilfe der so genannten Crossbar-Switches Speicherchips gebaut werden können, die damit Herstellungsfehler überbrücken. Williams und Snider haben jetzt das Konzept auf frei program-mierbare Logikschaltkreise, sogenannte FPGA (Field-Programmable Gate Array), übertragen. Bis Ende des Jahres soll ein Prototyp stehen, der bis 2010 in die Massenfertigung gehen könnte. Das Design basiert dabei auf einem 45-Nanometer-Chip, wobei die Nanodrähte noch winziger sind und auf 4,5 Nanometer geschrumpft werden können. Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter.

Neben der Grösse bringt das Maschendrahtzaun-Design noch weitere Vorteile. Statt ein statisches Netzwerk auf dem Chip zu unterhalten, könnte mit dem Gitternetz ein flexibles Kommunikationssystem errichtet werden, das nur dann zwei Bereiche des Halbleiters miteinander verbindet, wenn sie dies benötigen. Dadurch lassen sich auch jene Bereiche des Chips ausschalten, die gerade nicht gebraucht werden - was Energie sparen hilft. Zudem wird der Ausschuss bei der Produktion verringert, weil fehlerhafte Schaltkreise umschifft werden können. «Künftig müssen die Hersteller nicht mehr einen ganzen Prozessor auf den Müll kippen, nur weil ein einzelner Transistor fehlerhaft ist», schwärmt Williams.