Quantenmechanik in Chips packt mehr Daten auf engsten Raum

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Die “Spintronik”, die nicht den Ladezustand, sondern die Drehrichtung von Elektronen verwendet, soll in “dreidimensionalen” Chips künftig eine extreme Leistungssteigerung verursachen. Transistoren sind nicht mehr nötig.

Wenn Heisenberg als Erfinder der Quantentheorie das gewusst hätte: Aktuell bauen Forscher in Cambrige Chips, die sich des Prinzips bedienen.Erste Ergebnisse veröffentlichten sie nun im Wissenschaftsmagazin “Nature”, das seit geraumer Zeit die Forschung zu “Spintronics” begleitet.

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Im Wissenschaftsmagazin Nature berichten Forscher über neue Storage-Komprimierung durch Quantenmechanik (Bild: Nature).

Zum Testen haben die Daniel Düsentriebs der britischen Universität erst einmal Speicher in drei Dimensionen verbaut. Funktionelle Materialschichten in einem Spintronic-Modul sollen den Platz nutzen, der bisher für die nicht elektrisch funktionelle Umhüllung von Chips verbraucht wird.

Russel Cowburn, Physikprofessor in Cambridge, erklärte gegenüber Pressetext-Redakteur Thomas Pichler, der sich immer wieder den in Nature gemeldeten Neuheiten widmet, den neuen Ansatz. Er verspreche Mikrochips, die innen viel mehr speichern können, ohne nach außen größer zu werden.

Der Transport der “Spins” von Elektronen kommt in passenden Materialschichten ohne Transistoren aus, um Daten zwischen verschiedenen 3D-Ebenen des Chips zu verschieben. Das mache alles billiger als in bisherigen 3D-Chips, die dazu noch Transistoren brauchten.

Der neue experimentelle Ansatz namens “Sputtering” nutzt wenige Atome dicke Lagen aus drei Materialien auf einem Silizium-Chip: Kobalt- und Platinatome dienen dabei zum Speichern digitaler Information, während Ruthenium-Atome sie zwischen verschiedenen Schichten weiterleiten. “Unser heute veröffentlichter Demonstrator-Chip hat elf funktionelle Lagen, die insgesamt nur 20 Nanometer dick sind”, zitiert Pichler Cowburn.

So könne man viel mehr Daten sichern als auf bisherigen Speicherbausteinen, aber das Konstruktionsprinzip sei auch für andere Elektronikelemente geeignet sein. Wann den nun ein endgültiges Produkt auf den Markt kommt, ist noch unklar – auch, wenn sich RAM zunächst anbietet, sei auch eine medizinische Nutzung denkbar. In den nächsten Jahren dürfte sich jedoch vor allem im Speicherbereich anbieten, viel mehr Terabytes auf kleinstem Raum unterzubringen – mobiles Computing wird damit noch mobiler.

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