Interconnects: Mit Graphen gegen heiße Chips
Für die Prozessor-Industrie könnte das die Lösung für ein Problem sein, das durch immer kleinere Bauteile verschärft wird: Umhüllt man Kupfer mit Graphen, wirtd die Wärme deutlich besser abgeleitet.
Chipdesigner haben ein Abwärmeproblem: Mit schrumpfenden Bauteilen nimmt auch der Durchmesser der Kupferleitungen ab, die sie verbinden. Werden diese "Interconnect" genannten Leiterbahnen dünner, heizen auch sie sich im Betrieb auf.
Alexander Balandin von der University of California in Riverside und Kostya Novoselov von University of Manchester haben nun vielleicht ein Mittel gegen das „Interconnect-Fieber“ gefunden, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe: Graphen. Die Kohlenstoffvariante, die aus ein Atom dicken Schichten besteht, ist ein fabelhafter Strom- und Wärmeleiter. Novoselov bekam für seine Arbeiten über das Material 2010 gemeinsam mit Andre Geim den Physiknobelpreis.
Graphen wird unter anderem mit Hilfe von Kupfer als Katalysator hergestellt. Balandin und Novoselov beschlossen zu überprüfen, wie eine Graphenbeschichtung die thermischen Eigenschaften von Kupfer verändert. In ihrer Versuchsanordnung war eine Kupferschicht auf beiden Seiten mit Graphen überzogen. Und siehe da: Die Fähigkeit von Kupfer, Wärme abzugeben, stieg um 25 Prozent - für Chip-Designer keine Kleinigkeit. Ihre Arbeit haben die beiden Physiker im Journal Nano Letters veröffentlicht.
Die Entwicklung kommt zur rechten Zeit. Intel wird in diesem Jahr wohl die ersten Chips mit Transistoren vorstellen, die eine Strukturgröße von nur noch 14 Nanometern haben. Wie sich die Kupferdrähte verhalten, ist noch nicht klar. Klar ist zumindest: Unterhalb einer Dicke von zehn Nanometern sind sie nicht mehr verwendbar. "Wir haben bisher noch kein Leiterbahnenmaterial gefunden, dass unter der 10-Nanometer-Schwelle funktioniert", sagt Saroj Nayak, Physiker am Center for Integrated Electronics am Rensselaer Polytechnic Institute im Bundesstaat New York. Allerdings: In der Industrie hat man aber längst eingesehen, dass es nicht mehr reicht, mehr Transistoren in Prozessoren unterzubringen und mehr Prozessoren auf einem Chip.
Mehr zum Thema in Technology Review online:
(bsc)
