Hybridchips für mehr Leistung und Effizienz

MIT-Forscher kombinieren mehrere Halbleitermaterialien in einem Chip

Forschern am MIT ist es gelungen, unterschiedliche Materialien mit komplementären Eigenschaften in der Chipproduktion zu kombinieren. Das könnte ein Weg sein, um fundamentale Grenzen bei Miniaturisierung und Geschwindigkeit zu überwinden.

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Typischerweise werden Halbleiter für Computerchips aus Silizium hergestellt, doch damit stößt die Industrie zunehmend an physikalische Grenzen: Viel kleiner können die Strukturen nicht mehr werden, sagt Tomas Palacios, Professor am Department of Electrical Engineering and Computer Science des MIT.

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Er setzt mit seinem Team auf neue Halbleitermaterialien bei der Herstellung von Transistoren, denn es gebe einige Materialien, die eine bessere Leistung versprechen als Silizium, so Palacios. Doch im Hinblick auf Integration und Skalierbarkeit schneiden diese Materialien schlechter ab als Silizium. Chips mit mehreren Milliarden Transistoren lassen sich so nicht herstellen, aber einige wenige hundert besonders schnelle Transistoren wären machbar.

Hinzu kommt, dass die Herstellung von Siliziumchips sehr weit entwickelt ist, Unternehmen viel Geld in diesem Bereich investiert und Know-how aufgebaut haben. Das legt die Einstiegshürden für neue Materialen sehr hoch.

Ein Ausweg wäre die Kombination mehrerer Materialien in einem Chip; genau hierbei haben Palacios und seine Kollegen nach eigenen Angaben Fortschritte erzielt. Sie haben zwei Materialien in einem Hybridchip kombiniert - Transistoren aus Silizium und aus Gallium-Nitrid.

Statt Gallium-Nitrid auf Siliziumchips wachsen zu lassen, haben die Forscher in ihrem Hybridchip eine Schicht aus Gallium-Nitrid in ein Siliziumsubstrat eingebettet. Dadurch soll ein Chip entstehen, der deutlich schneller und effizienter ist und sich mit Standardtechnik, wie sie heute kommerziell verwendet wird, herstellen lässt. Zudem soll die Technik neue Wege bieten, um mehr Funktionen und unterschiedliche Technologien in einem Chip zu integrieren.

Noch aber können die Forscher mit ihrer Technik nur sehr kleine Wafer herstellen. Es ist noch einiges an Forschung notwendig, um auf die heute üblichen Wafergrößen zu kommen, was eine kommerzielle Anwendung ermöglichen würde.

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