IBM-Forschung: Treibhaus der technologischen Innovation

21. September 2012, 14:39
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"Big Blue" gibt jährlich Milliarden für Forschung und Entwicklung aus. Einige Einblicke.

"Big Blue" gibt jährlich Milliarden für Forschung und Entwicklung aus. Einige Einblicke.
Am Medientag des IBM-Forschungslaboratoriums in Rüschlikon konnte gestern dessen Direktor, Matthias Kaiserswerth, bekanntgeben, dass IBM im vergangenen Jahr bei einem weltweiten Konzernumsatz von 106,9 Milliarden Dollar rund sechs Milliarden Dollar in seine Forschung gesteckt habe. Dieser Betrag floss unter anderem in elf über die ganze Welt verstreute Forschungslabors, von denen das erste ausserhalb der USA bereits 1956 in Rüschlikon entstand. Das neueste ist kürzlich als erstes IBM-Labor in Afrika gegründet worden und soll in Kenia angesiedelt werden. Dieses neue Forschungszentrum wird sich schwerpunktmässig mit der Entwicklung von E-Government-Lösungen befassen, die Analytik, Big-Data- und Cloud-Computing einbeziehen, um Effizienz und Produktivität im öffentlichen Sektor zu verbessern, Kosten zu senken, sowie Betrug und Missbrauch vorzubeugen. Ferner soll der Fachkräftemangel bekämpft und die Ausbildung durch Zusammenarbeit mit lokalen ICT-Firmen gefördert werden.
Vielzahl von Projekten und neue Technologien
Ein weiterer Meilenstein in vergangenen Jahr war die Eröffnung des Nanotechnologie-Centers, das sich auf dem IBM-Laborcampus von Rüschlikon befindet und gemeinsam von der ETH Zürich und IBM Research betrieben wird.
Ein wichtiges Projekt, das im Nanotechnologie-Center bearbeitet wird, ist die Entwicklung von Transistoren aus Silizium-Nanodrähten, von denen erwartet wird, dass sie den Energiebedarf gegenüber konventionellen Transistoren um den Faktor 10 vermindern können. Ferner lässt sich so die gut erforschte CMOS-Halbleitertechnologie weiterhin anwenden. Zudem kann auf diese Weise die Miniaturisierung, die schon bisher die Halbleiterentwicklung wesentlich geprägt hat, bedeutend weiter getrieben werden. Denn durch Nanokomponenten lässt sich auch die Wärmeentwicklung - ein limitierender Faktor der konventionellen Halbleitertechnologie - wesentlich reduzieren.
Spintronics und...
Neue Technologien sind wichtige Forschungsfelder des Rüschliker IBM-Labors. Im Bereich der Speicher hat man im Forschungslabor auf dem Gebiet der "Phase Change"-Technologie bedeutende Erfolge erzielen können. Es gelang beispielsweise, anstelle der elektromagnetischen Ladung, also der Anzahl von Elektronen, deren Eigendrehung, den sogenannten Spin, zu manipulieren. Damit kann in einer einzelnen Speicherzelle gegenüber der magnetischen Methode ein Mehrfaches an Information gespeichert werden. Dieser Speicher ist flüchtig, es ist Energiezufuhr erforderlich, um die gespeicherte Information zu erhalten. Spintronics heisst diese Technologie.
Ganz anders arbeitet die Phase Change Technology (PCT). In amorphen Festkörpern, beispielsweise Glas, sind die Atome ungeordnet. Im Gegensatz dazu befinden sie sich in kristallinem Material in einer strengen dreidimensionalen Ordnung, dem Kristallgitter. Es gibt Materialien, die ihren Zustand - die sogenannte Phase - von amorph zu kristallin wechseln können, beispielsweise durch Anlegen einer elektrischen Spannung. Man spricht von Phasenwechsel, und das Resultat des Vorgangs ist im Gegensatz zum Spintronics-Speicher nichtflüchtig. Die IBM-Forschung beschäftigt sich mit beiden Technologien, denn es ist absehbar, dass der Speicherbedarf in naher Zukunft gewaltig wachsen wird.
Alternative zur Elektronenstrahl-Lithografie
In der Nanotechnologie ist Fortschritt sehr eng mit dem Einsatz von Präzisionswerkzeugen verbunden. Zur Machbarkeitsdemonstration von entsprechenden Speichermodulen haben IBM-Forscher mit einem neuen, in der Schweiz entwickelten Verfahren eine Nachbildung des 4'478 Meter hohen Matterhorns aus molekularem Glasmaterial produziert. Dieses Nanoscale-Modell besteht aus 120 gestapelten Schichten, wobei 1000 Höhenmeter etwa 8 Nanometer entsprechen. Als Werkzeug diente die sehr scharfe, nur etwa 50 Atome breite Spitze eines Atomkraftmikroskops - ein ursprünglich von IBM-Forscher und Nobelpreisträger Gerd Binnig vorgeschlagenes Konzept.
Mit dem noch verbesserungsfähigen IBM-Verfahren lassen sich derzeit Strukturen von bis zu 15 Nanometer erzeugen. Die Methode stellt eine günstige Alternative zur Elektronenstrahl-Lithografie dar, die heute weit verbreitet ist und zur hochauflösenden Oberflächenstrukturierung dient. (Gregor Henger)

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