IBM investiert Milliarden in die Post-Silizium-Ära

IBM will in den nächsten fünf Jahren drei Milliarden US-Dollar in zwei umfassende Programme investieren, teilt das Technologieunternehmen mit. Ziel dieser Programme sei die Erforschung und Entwicklungen von neuartigen Chip-Technologien. Gemäss IBM stehen dabei schnellere und effizientere Prozessoren mit Strukturgrössen von sieben und weniger Nanometern im Fokus sowie die Entwicklung von Post-Silizium-Technologien für die gestiegenen Anforderungen von Cloud Computing und Big Data.

Im ersten Programm sollen der Mitteilung zufolge innovative Lösungen zur Bewältigung der physikalischen Herausforderungen entwickelt werden, die einer weiteren Skalierung der gängigen Halbleitertechnologie Grenzen setzen. Das zweite Programm befasse sich mit der Erforschung und Entwicklung alternativer Konzepte, wie zum Beispiel Quantencomputer, für die Post-Silizium-Ära.

Die physikalischen Grenzen des Mooreschen Gesetzes

Mit seinem angekündigten Investitionsprogramm adressiert IBM ein zentrales Problem der Chiptechnologie. Diese stösst nämlich, wie IBM schreibt, zunehmend an physikalische Grenzen. Gemäss Mooreschem Gesetz solle sich wie bisher die Anzahl der Transistoren auf einem Chip und damit dessen Leistungsfähigkeit alle zwei Jahre verdoppeln. Um zu vermeiden, dass Chips mit der wachsenden Transistorenzahl immer grösser werden, müssen Forscher immer tiefer in den Nanobereich dringen, sprich, immer kleinere Komponenten entwickeln.

Gemäss IBM werden bei der Systementwicklung auch Speicherbandbreiten, Hochgeschwindigkeitskommunikation und Stromverbrauch immer stärker zu begrenzenden Faktoren. Ziel sei es deshalb, sowohl die Leistung als auch die Energieeffizienz von Computersystemen um mehrere Grössenordnungen zu verbessern. Zu diesem Zweck wolle das Unternehmen zum Beispiel in Kohlenstoff-Nano-Elektronik, Silizium-Photonik und neuartige Speichertechnologien sowie in Architekturen, die Quantum und Cognitive Computing unterstützen investieren.

Grosse Herausforderung, kleines Ziel

IBM-Wissenschaftler erwarten, dass eine Skalierung der Halbleitertechnologie von den aktuellen 22 Nanometern, auf 14 und später 10 Nanometer möglich sein werde. Die Verkleinerung der Strukturen auf unter sieben Nanonmeter – ein DNA-Strang hat zum Vergleich einen Durchmesser von 2,5 Nanometer -  wird gemäss IBM aber nur mit signifikanten Investitionen und Innovationen möglich sein.

Die Post-Silizium-Ära vorbereiten

Bei der kontinuierlichen Skalierung stossen Chips, die auf Siliziumtransistoren basieren, gemäss IBM an Grenzen. Künftige Generationen würden voraussichtlich in den Bereichen Energie, Kosten und Prozessorengeschwindigkeit keine weiteren Verbesserungen erzielen können. Aus diesem Grund überlegt sich IBM nun in Schaltkreisarchitekturen zu investieren, die auf neuen Materialien basieren. Vielversprechend hierfür seien unter anderem Kohlenstoff-Nanoröhren. Neuartige Rechenkonzepte, wie neuromorphische und quantenbasierte Computer seien für das Vorhaben aber ebenso notwendig.

Nanotechnologie am Züri-See

Ein Grossteil der genannten Forschungsaktivitäten soll gemäss IBM auch bei IBM Research in Rüschlikon bei Zürich erforscht werden. Hierbei sei besonders das 2011 eröffnete, hochmoderne Binnig and Rohrer Nanotechnology Center, das gemeinsam mit der ETH Zürich betrieben wird, von zentraler Bedeutung.