Graphen, Racetrack und Nanoröhren: IBM zeigt Computertechnik der Zukunft

Bei Schlagwörtern wie Graphen, Racetrack-Speicher und Kohlenstoff-Nanoröhren geht es nicht mehr um die ferne Zukunft, das will IBM mit der Vorstellung einiger Prototypen auf dem IEEE International Electron Devices Meeting deutlich machen. Die Chips wurden mit herkömmlicher CMOS-Technik gefertigt.

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Prinzip des Racetrack-Speichers
Prinzip des Racetrack-Speichers (Bild: IBM)

Seit Jahren vermeldet IBM Fortschritte, wenn es um neue Chiptechnologien wie Kohlenstoff-Nanoröhren, Racetrack-Speicher oder Graphen geht. Auf dem IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) demonstrierte IBM seine Zukunftstechnologien nun in Form von Prototypen, die mit herkömmlicher CMOS-Technik auf einem 200-mm-Wafer gefertigt wurden. Damit will IBM eines deutlich machen: Die in den vergangenen Jahren in seinen Labors entwickelte Technik ist auf dem Weg in echte Produkte.

Racetrack Memory

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Mit seinem Racetrack-Speicher will IBM eine Alternative zu Flash-Speicher und Festplatten schaffen. Gespeichert werden die Informationen nicht mehr in Form von Ladungen oder Magnetfeldern. Stattdessen werden magnetische Domänenwände über einen Nanodraht verschoben, und zwar mit umgerechnet 100 Metern pro Sekunde. Die Zugriffszeiten bewegen sich dabei im Bereich unter einer Nanosekunde, ein Bruchteil des Wertes von Flash-Speichern. Zudem soll es anders als bei Flash keine Abnutzungserscheinungen geben und die Technik eine deutlich höhere Datendichte ermöglichen als heute verwendete Technologien.

Auf dem IEEE-Treffen erläutern IBMs Forscher nun die Herstellung von Racetrack-Speicher mit CMOS-Technik auf einem 200-mm-Wafer. Der Prototyp besteht aus einem Array von 256 planen, magnetisierten und horizontalen Racetracks. IBM arbeitet seit rund 7 Jahren an der Technik.

Graphen

Zudem zeigt IBM einen ersten CMOS-kompatiblen Chip mit Graphen, der die drahtlose Kommunikation verbessern soll. Damit ausgestattete Geräte sollen in der Lage sein, unter widrigen Umständen mit sehr hohen Frequenzen zu arbeiten. Der gezeigte Frequenzmultiplikator arbeitet mit 5 GHz bei Temperaturen von bis zu 200 Grad Celsius.

Kohlenstoff-Nanoröhren

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Darüber hinaus zeigen die IBM-Forscher einen ersten Transistor mit einer Kanallänge von unter 10 Nanometern auf Basis von Kohlenstoff-Nanoröhren, der deutlich schneller sein soll als auf Silizium basierende Transistoren bei solch einer Strukturgröße. Und es sollen sich damit auch noch kleinere Strukturgrößen umsetzen lassen, was mit Siliziumtechnik sehr schwierig wird.

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