Der kleinste Speicher der Welt kommt aus Texas

Bei der Entwicklung neuer Computerchips stellt sich immer wieder dieselbe Frage: Wie lässt sich noch mehr Leistung mit noch kleinerem Energieverbrauch auf noch engerem Raum erzielen? Diese Frage scheint immer schwerer zu beantworten. Denn die Miniaturisierung von Transistoren stösst immer mehr an ihre physikalischen Grenzen, wie "Elektronikpraxis" schreibt.

Einem Forscherteam der Universität Texas (UT) ist nun allerdings ein neuer Coup gelungen, den sie im Fachjournal "Nano Technology" präsentieren.

Defekte nutzen

Demnach haben die Forscher den kleinsten "Memristor" (Verschmelzung der Worte "Memory" – also Speicher – und "Transistor") der Welt entwickelt. Dabei handle es sich um ein passives elektrisches Bauelement, das zwischen seinen beiden Anschlüssen einen elektrischen Widerstand aufweise. Dieser sei nur noch so dick wie ein einzelnes Atom und habe eine Querschnittsfläche von lediglich einem Quadratnanometer.

Ihnen sei es gelungen, die Leitfähigkeit – und damit die Speicherfunktion – des Bauelements durch ein einzelnes Atom zu kontrollieren, erläutert Deji Akinwande, Professor am Department of Electrical and Computer Engineering der UT. Eine zentrale Rolle spielen winzig kleine Defekte oder "Löcher" im verwendeten Material. Akinwande dazu: "Wenn ein einzelnes zusätzliches Metallatom in diesen nanoskalig kleinen Löchern platziert wird und diese ausfüllt, überträgt es einen Teil seiner Leitfähigkeit in das Trägermaterial. Das führt dann zu einem Memory-Effekt."

100 mal dichter als Flash-Speicher

Im vorliegenden Fall verwendeten die Forscher Molybdändisulfid, wie es in der Mitteilung weiter heisst, das sei "ein grauschwarzes, kristallines Sulfid des chemischen Elements Molybdän". Allerdings funktioniere dasselbe Prinzip genauso gut bei hunderten ähnlicher atomdünner Werkstoffe.

Mit der neuen Speichereinheit könnten dereinst deutlich schnellere, kleinere und energieeffizientere Computer realisiert werden, so die Universität in der Mitteilung weiter. Wie gross der "kleinste Computer der Welt" vor sechs Jahren war, zeigten damals Techniker von Mitre und der Harvard University mit einer Erfindung namens NanoFSM.Schon dieses Modell war kleiner als eine menschliche Nervenzelle und besass Schaltungen, die 10'000 mal dünner waren als ein Menschenhaar.

In Zahlen ausgedrückt, verspreche der an der UT entwickelte Memsistor eine Speicherkapazität von etwa 25 Terabit pro Quadratzentimeter, wie es in der Mitteilung heisst. Damit liege die Speicherdichte pro Schicht rund 100 Mal höher als bei heute verfügbaren regulären Flash-Speicherbausteinen.

Vor einem Jahr vermeldete das kalifornische Start-up Cerebras, nicht den kleinsten, sondern den grössten Computerchip der Welt entwickelt zu haben. Die Wafer Scale Engine hat eine Kantenlänge von 21,5 Zentimetern und ist mit 400'000 Kernen bestückt. Sie soll komplexe Daten deutlich schneller verarbeiten können als herkömmliche Prozessoren.