EPFL und IBM auf der Suche nach dem "Null-Watt-PC"

27. Oktober 2010, 13:49
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Die ETH Lausanne hat die Leitung des von der EU unterstützten Projekts "Steeper" inne.

Die ETH Lausanne hat die Leitung des von der EU unterstützten Projekts "Steeper" inne.
"Unsere Vision ist es, gemeinsam mit der Industrie an der Entwicklung eines Computers zu arbeiten, dessen Stromverbrauch im Ruhezustand vernachlässigbar gering ist. Wir nennen ihn den Null-Watt-PC. Gelingt dies, wäre ein Meilenstein der IT-Forschung erreicht.“ Dies sagt Prof. Adrian M.
Ionescu vom Nanolab der Eidgenössischen
Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) und Koordinator des Projekts "Steeper". Das von der EU unterstützte und auf drei Jahre angelegte Projekt wird von der EPFL geleitet. Mit an Bord sind eine ganze Reihe von Partnern, darunter das IBM-Forschungszentrum in Rüschlikon, das deutsche Forschungszentrum Jülich, Infineon, Global Foundries sowie die Universitäten von Dortmund, Bologna, Udine und Pisa.
Beim Projekt Steeper geht es um Grundlagenforschung im Bereich der Transistoren, der grundlegenden Schaltelemente von Computerchips. Durch die fortschreitende Miniaturisierung, so erklären es die Forscher, sind bestimmte Schichten in heutigen Transistoren bereits so dünn, dass stetig ein kleiner, aber nicht zu vernachlässigender Leckstrom fliesst, ähnlich wie dauernd Wasser aus einem undichten Hahn tropft. "Die Energiedissipation entwickelt sich zur grössten Herausforderung für die heutige Elektronik, insbesondere in Computern“, so Dr. Heike Riel, Leiterin der Nanoscale Electronics Forschungsgruppe bei IBM Research in Zürich.
Gemäss Schätzungen der EU sind elektronische Geräte im Standby-Modus bereits heute für rund 10 Prozent des gesamten Energieverbrauchs von europäischen Haushalten verantwortlich.
"Steilere" Transistoren durch Quanteneffekte
Die am Projekt beteiligten Forscher wollen nun marktffähige Transistoren entwickeln, die gegen den unerwünschten Stromanfluss "abgedichtet" sind und gleichzeitig eine wesentlich tiefere Betriebsspannung als herkömmliche Transistoren benötigen. Dadurch soll nicht nur der Stromverbrauch im Standby gegen Null gehen, sondern auch der Verbrauch im eigentlichen Betrieb drastisch gesenkt werden können.
Die gesuchten neuen Bauelemente müssen eine sogenannt "steilere" Schaltcharakteristik, als herkömmliche Transistoren aufweisen, wovon sich der Name des Projekts (steeper = steiler) ableitet. Auf der Suche bewegen sich die beteiligten Fachleute tief in der Welt der Nanostrukturen und Quanteneffekte. Der "steilere" Transistor soll auf Basis der Tunnel-Feldeffekttransistortechnologie (Tunnel-FET) entstehen. Diese Transitoren werden selbst bereits durch einen Quanteneffekt, den sogenannten Tunnelstrom, geschaltet. Eines der berühmtesten Erzeugnisse des IBM-Forschungslabors, das Rastertunnelmikroskop, besitzt übrigens nicht nur zufällig einen ähnlichen Namen: Seine Funktionsweise beruht auf dem im Prinzip gleichen Quanteneffekt.
Im Projekt Steeper sollen drei Arten von Tunnel-FETs danach untersucht werden, ob sie sich als Basis der gewünschten Null-Watt-Chips eignen. Einerseits sind dies etwas "herkömmlichere" Tunnel-FETs auf Basis von Silizium und Silizium-Germanium. Zusätzlich wird auch der Einsatz von Nanodrähten, bestehend aus "III-V-Halbleitern", untersucht. (hjm)

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