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News: Wie werden Computer schneller?

Aerogele sind Substanzen, die so porös sind, daß sie mehr Luft als festes Material enthalten. Als Isolatoren in Computerchips eingesetzt, könnten sie deren Geschwindigkeit mehr als verdoppeln.
Wissenschaftler des Semiconductor Research Corp. Center for Advanced Interconnect Science and Technology (CAIST) am Rensselaer Polytechnic Institute beschäftigen sich mit detaillierten Untersuchungen von Aerogelen und ihren Herstellungsprozessen. Außerdem stellen sie mit Hilfe von Computer-Modellen Vorraussagen über ihre Leistungsmöglichkeiten und Produkteigenschaften auf.

Auf dem IEEE International Electron Devices Treffen am 10. Dezember 1997 stellte die Firma Texas Instuments eine erfolgreiche Kombination von Kupferdraht und Xerogel vor. Nach Meinung der Firmenvertreter könnten durch diese Kombination in Verbindung mit einer neuen Konstruktionsweise Computerchips produziert werden, die etwa 10 mal schneller sind als die heutigen Exemplare.

Durch den Einsatz guter Isolatoren – Materialien mit einer geringen Dielektrizitätskonstante – werden die Entwickler in die Lage versetzt, die Verbindungen auf einem Chip sehr nahe beieinander zu placieren, ohne die durchgehenden Signale zu verlangsamen. Momentan wird ins Chips vor allem Siliziumdioxid genutzt. Dieses besitzt eine Dielektrizitätskonstante von etwa 4. Wenn die Konstante auf ca. 2 gesenkt werden könnte, so würde das die Geschwindigkeit eines Computers mindestens verdoppeln. Wissenschaftler des CAIST beschäftigen sich in ihren Untersuchungen mit Polymeren, deren entsprechender Wert sich um die 2,5 bewegt. Die Dielektrizitätskonstante von Luft, als dem idealen Isolator, wird mit 1,0 angesetzt. Aber Chips können nicht mit Luft zusammengehalten werden. Nun versuchen die Forscher des CAIST dieses Problem mit Aerogelen zu lösen.

Joel Plawsky, Peter Wayner Jr. und William Gill vom CAIST ist es gelungen, stark poröse Siliciumfilme zu entwickeln, die zu 65 bis 90 Prozent aus Luft bestehen und eine dielektrische Konstante zwischen 2,3 und 1,4 besitzen. Die Wissenschaftler haben bewiesen, daß sie sowohl die Porösität als auch die Dicke des Films kontrollieren können. Anscheinend treten bei der Nutzung auch keine Probleme hinsichtlich der Wasserabsorption oder der Hitzeempfindlichkeit auf.

Noch sind zahlreiche technische Fragen zu klären. Nach Meinung von Plawsky kann aber das neue Material voraussichtlich innerhalb der nächsten fünf Jahre industriell genutzt werden.

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