Austin (pte013/25.11.2020/12:30) – Forscher der University of Texas at Austin (UT) http://utexas.edu haben die bislang kleinste Speichereinheit der Welt entwickelt. Dabei handelt es sich um einen sogenannten Memristor – ein passives elektrisches Bauelement, das zwischen seinen beiden Anschlüssen einen elektrischen Widerstand aufweist. Dieser ist nur noch so dick wie ein einzelnes Atom und weist eine Querschnittsfläche von lediglich einem Quadratnanometer auf. Damit könnten künftig deutlich schnellere, kleinere und energieeffizientere Computer realisiert werden.

Heiliger Gral in Sachen Miniaturisierung

„Bei dem Rennen um immer kleinere Chips und Komponenten geht es vor allem um Leistung und Zweckmäßigkeit“, so Deji Akinwande, Professor am Department of Electrical and Computer Engineering der UT. Ob Computer, Unterhaltungselektronik oder Big Data – kleinere Prozessoren würden in vielerlei Hinsicht völlig neue Möglichkeiten eröffnen. „Wenn es gelingt, die Größe der Chips zu reduzieren, sinkt aber auch der Energieverbrauch und die Speicherkapazität steigt. Das bedeutet schnellere, intelligentere Geräte, die weniger Strom benötigen.“

Sein neuestes Projekt sei ein Durchbruch in Sachen Miniaturisierung. „Wissenschaftlich gesehen, war es immer der Heilige Gral, wenn man ein Level erreicht, wo ein einziges Atom die Speicherfunktion kontrollieren kann. Und das ist genau das, was wir nun geschafft haben“, betont Akinwande. „Die Ergebnisse dieser Studie ebnen den Weg für die Entwicklung einer ganz neuen Generation von Anwendungen, die für das Verteidigungsministerium von großem Interesse sind“, meint Pani Varanasi, Program Manager im US Army Research Office http://arl.army.mil , das das Projekt finanziert hat.

Rund 100 Mal höhere Speicherdichte

Der Schlüssel zur Erreichung derart kleiner Komponenten liegt in winzigen Defekten oder „Löchern“ im verwendeten Material, wie Akinwande näher erläutert: „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.“ Im vorliegenden Fall wurde Molybdändisulfid verwendet, ein grauschwarzes, kristallines Sulfid des chemischen Elements Molybdän. Dasselbe Prinzip soll aber genauso gut bei „hunderten anderen ähnlichen atomdünnen Werkstoffen funktionieren“, so die Forscher.

Die Version ihres Memristors, die sie im Oak Ridge National Laboratory http://ornl.gov entwickelt und getestet haben, verspricht eine Speicherkapazität von etwa 25 Terabit pro Quadratzentimeter. Damit liegt die Speicherdichte pro Schicht rund 100 Mal höher als bei heute verfügbaren regulären Flash-Speicherbausteinen.