Weniger als 1 Nanometer: Neue Technik macht winzige Chips möglich
Wie klein sich etwas bauen lässt, hängt davon ab, wie klein die zugehörigen Bausteine sind. Ein Siliziumatom zum Beispiel misst 117 Pikometer oder 0,000000000117 Meter. Das ist wenig, aber die aktuell kleinste Auflösung des 3-Nanometer-Fertigungsprozesses entspricht gerade einmal dem 26-fachen dieses Wertes.
Irgendwann wird die Struktur somit zu fein, um noch einen verlässlichen Aufbau für einen Transistor zu gewährleisten. Einer Forschungsgruppe des Institute for Basic Science in Daejeon, Südkorea, ist es mithilfe einer neuen Herangehensweise trotzdem gelungen, einige Generationen der Chipentwicklung zu überspringen.
Derzeit wird auf lichtempfindlichen Oberflächen in hauchdünnen Schichten nach und nach die gewünschte Struktur in Form von Fotolithografie gedruckt. Das ist aber nur mit einer Dicke von mehreren Atomen möglich.
Um die technischen Grenzen des Lithografieprozesses zu umgeben, wird stattdessen der Fehler in einer Kristallstruktur als Gate verwendet. Zwischen gespiegelten Strukturen von zweidimensionalem Molybdändisulfid-Kristallen sind die Forschenden fündig geworden.
Genau dort entsteht eine eindimensionale Lücke von nur noch 0,4 Nanometern, also 400 Pikometern oder kaum mehr als drei Siliziumatomen. Durch den molekül-weisen Aufbau einer solchen Struktur wurde es möglich, fast um den Faktor Zehn kleiner zu bauen, also bisher möglich.
Ausgehend von dieser Größe ließe sich, wenn auch derzeit nur in der Theorie, ein Transistor mit einer Länge von 3,9 Nanometern konstruieren. Das entspricht einem Sechstel des 3-Nanometer-Fertigsprozesses, gerechnet auf eine Fläche schon einem Dreißigstel.
Je nachdem, wann eine technische Umsetzung erreicht werden kann, könnte der Fahrplan der Chipentwicklung einen gehörigen Schub erhalten. Während 2 Nanometer noch 2025 erreicht werden sollen, war davon ausgegangen worden, dass erst 2037 mit einer Auflösung von 0,5 Nanometern gearbeitet werden könnte.
Das Mooresche Gesetz könnte also noch eine ganze Weile Bestand haben.
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