IBM und Georgia Tech brechen den Silizium-Geschwindigkeitsrekord

Gefrorene Chips arbeiten mit 500 Milliarden Taktzyklen pro Sekunde

(23.06.06) - IBM und das Georgia Institute of Technology haben angekündigt, dass ihre Forscher den ersten Silizium-basierten Chip vorgeführt haben, der in der Lage war, bei Frequenzen oberhalb von 500 GigaHertz (GHz), das entspricht 500 Milliarden Taktzyklen pro Sekunde, zu arbeiten. Dabei wurde der Chip tiefgefroren auf 4,5 Kelvin (circa Minus 268,5 Grad Celsius), eine Temperatur nahe dem absoluten Temperaturnullpunkt. Solche extrem kalten Temperaturen herrschen in der Natur nur im Weltraum, können aber auf der Erde künstlich erzeugt werden durch ultra-tiefgekühlte Materia-lien wie flüssiges Helium.

Im Vergleich sind die erreichten 500 Gigahertz Taktrate mehr als 250mal schneller als die bei Chips heutiger Mobiltelefone, die typischerweise mit ca. 2 GHz operieren. Computersimulationen deuten darauf hin, dass Silizium-Germaniun (SiGe)-Technologie bei der Verwendung in Chips einmal vielleicht sogar noch höhere Taktfrequenzen erlauben könnte (bis zu 1000 GHz, also einem TeraHertz), möglicherweise sogar bei Raumtemperatur.

Die Experimente, die gemeinsam von IBM und Georgia Tech-Wissenschaftlern durchgeführt worden sind, sind Teil eines Projekts, die Geschwindigkeitsgrenzen von Silizium-Germanium-Geräten auszuloten, die bei sehr kalten Temperaturen schneller funktionieren. Die Chips, die in diesem Forschungsprojekt eingesetzt werden, stammen von der Prototypen-SiGe-Technologie vierter Generation, die von IBM auf 200-Millimeter-Wafern gefertigt werden. Bei Raumtemperatur laufen diese derzeit bei circa 350 GHz.

"Diese bahnbrechende gemeinsame Forschung von Georgia Tech und IBM definiert die Leistungs-grenze von Silizium-basierten Halbleitern neu", sagte Bernie Meyerson, Vice President und Chief Technologist der IBM Systems and Technology Group.

Ultra-Hochfrequenz-Silizium-Germanium-Schaltkreise haben potentielle Anwendungsbereiche in kommerziellen Kommunikationssystemen, Sicherheitselektronik, Weltraumforschung und in der Sensortechnik. Die erzielbaren extremen Geschwindigkeiten in silizium-basierter Technologie, die mit konventionellen kostenniedrigen Techniken gefertigt werden kann, könnten weitere Anwen-dungsfelder im Massenmarkt erschließen. Bis jetzt haben nur integrierte Schaltkreise, die aus teuren 3-5-Verbund-Halbleitermaterialien gefertigt wurden, ähnliche Transistorleistung erreichen können.

Silizium-Germanium-Technologie hat deswegen großes Interesse in der Elektronikindustrie gefunden, weil sie substantielle Verbesserungen in der Transistorleistung ermöglicht, während weiterhin konventionelle Fabrikationstechniken zum Einsatz kommen können. Sie sind kompatibel mit den silizium-basierten Standard-Fertigungsprozessen, die hohe Stückzahlen ermöglichen. Durch den Einsatz von Germanium auf atomarer Ebene in Silizium-Wafern können die Ingenieure die Leistung daher dramatisch steigern und gleichzeitig die vielen Vorteile von Silizium weiter nützen. (IBM: ma)