Die geheimnisvolle Welt der QuantenQuarks&CoVorschauAktuellArchiv

Chips an der Grenze Der Tunneleffekt hat eine weitere, ganz praktische Konsequenz. Es geht um die Fertigung von Mikrochips für Computer. Den ersten Chip gebaut hat Jack Kilby im Jahr 1958. Er wurde dafür jetzt mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Mit den Chips ging es schnell voran. Bereits im Jahr 1965 prophezeite Gordon E. Moore von der Firma Intel, dass sich die Zahl der Transistoren pro Quadratzentimeter Chipfläche alle ein bis zwei Jahre verdoppeln würde. Allein daran, dass diese Prophezeiung inzwischen "Moore's law", also das "Mooresche Gesetz" genannt wird, zeigt, wie Recht der Mann hatte. Die Zunahme der Speicherdichte auf Mikrochips folgte tatsächlich der Prognose von 1965. Vom 1- zum 4-Megabit-Chip hat sich zum Beispiel die Speicherkapazität in drei Jahren vervierfacht. Jetzt sind wir schon beim Gigabit-Chip. Um diese immer größeren Packungsdichten zu realisieren, sind immer feinere Strukturen auf den Chips nötig. Stand der Technik sind Strukturen, die nur noch 180 Nanometer messen. Auch die Strukturgröße auf den Chips folgt dem Mooreschen Gesetz. Doch selbst wenn die nächsten technischen Hürden genommen werden und es Chips in 70-, 50- oder gar 20 Nanometer-Technik geben wird: Irgendwann ist eine Grenze erreicht. Dann, in 20 oder 30 Jahren, zeigen sich Quanteneffekte: Elektronen werden gebeugt (d.h. Elektronen zeigen Interferenz- und Welleneigenschaften), tunneln zwischen Leiterbahnen und lassen sich nur "unscharf" lokalisieren, Ladungen nicht mehr trennen. Im atomaren Maßstab wird man andere Chips bauen müssen. Über diese anderen Chips, die Quanteneffekte gezielt ausnuzten (Fe-RAMs, Ein-Elektron-Transistor, Tunneltransistor), denken die Physiker und Techniker bereits nach. Literatur Nature insight The future of microelectronics in: Nature 31.08.2000, S. 1021-1054 Detaillierte Darstellung zur Zukunft der Mikroelektronik (auf Englisch). Lucien F. Trueb Fabrikation von Silicium-Chips in: Naturwissenschaftliche Rundschau, Heft 11/1998, S. 438-442 Übersichtsartikel zur derzeitigen Chipfertigung. Egon Schmidt Billionen Bit auf kleinstem Raum in: Elektronik, Heft 3/1997, S. 34-38 Überlegungen zu den Chips von morgen. Chips an der atomaren Grenze Spektrum der Wissenschaft, Heft Juni 1999, S. 88-98 Schwerpunkt zur Miniaturisierung elektronischer Bauteile bis zur Nanoelektronik des 1-Atom-Leiters. Sonderteil Chipzukunft in: Elektronik 1/2000, S. 36-68 Die rasante Entwicklung der Mikroelektronik (einschließlich Preisverfall) wird nachgezeichnet und über die zukünftige Entwicklung nachgedacht. Links Intel zeigt im Detail, wie sich Mikroprozessoren in den vergangenen 30 Jahren entwickelt haben. Martin Dreifert

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	2000 Westdeutscher Rundfunk	Sendedatum: 14.11.2000