Silizium aufgepasst – Forscher fanden die Zukunft der Halbleiter

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT), der University of Houston und anderer Einrichtungen haben gerade ein interessantes Papier veröffentlicht, das über die Zukunft von Silizium spekuliert – oder besser gesagt, einen möglichen Mangel daran.

Dem Bericht zufolge könnte die Verwendung von kubischem Borarsenid (c-BAs) anstelle von Silizium in der Halbleiterherstellung eine Vielzahl von Vorteilen bringen, darunter eine bessere Wärme, Leitfähigkeit und eine Leistungssteigerung, die der Zukunft des Rechnens würdig ist. Wird Silizium obsolet?

Da die Hardware mit jedem Jahr immer leistungsfähiger wird, wird es für Hersteller weltweit zu einem zunehmenden Problem, die Thermik in Schach zu halten. Bei einigen Veröffentlichungen der nächsten Generation, wie der angeblichen Nvidia GeForce RTX 4090-Grafikkarte , die angeblich eine Stromversorgung von bis zu 1.200 Watt benötigt, ist die von dieser Art von Hardware erzeugte Wärme wirklich intensiv – und das wird mit jeder nur noch schlimmer Generation von Produkten.

Aufgrund des wachsenden Potenzials, das durch die aktuelle Technologie erstickt wird, versuchen Wissenschaftler, über Wege nachzudenken, um die Computertechnik insgesamt zu verbessern, und eine wichtige Möglichkeit, dies zu tun, wäre, Silizium als Hauptmaterial für die Herstellung von Halbleitern zu ersetzen. Silizium wird derzeit weit und breit verwendet und ist in allen Arten von Chips zu finden, aber es ist nicht die perfekte Lösung. im Gegenteil, es hat viele Mängel.

Das MITerklärt , dass Elektronen leicht durch die Struktur von Silizium sausen, aber es ist bei weitem nicht so effizient für „Löcher“ – ein Begriff, der sich auf die positiv geladenen Gegenstücke von Elektronen bezieht. Silizium macht nur bei negativ geladenen Elektronen wirklich gute Arbeit. Es ist auch eine wirklich schlechte Lösung, wenn es um die Wärmeleitfähigkeit geht, so sehr, dass hohe Temperaturen in den besten CPUs eine akzeptierte Norm sind und etwas, mit dem durch verschiedene Kühllösungen umgegangen werden muss.

Nun machte sich das an diesem Projekt beteiligte Forschungsteam auf die Suche nach einer besseren Option als Silizium und stellte fest, dass kubisches Borarsenid beide Probleme von Silizium angeht. Es ist gleichermaßen gut für Elektronen und „Löcher“ und öffnet die Tür zu einer ganz neuen Ebene der Datenverarbeitung.

„Das ist wichtig, weil wir in Halbleitern natürlich gleichermaßen positive und negative Ladungen haben. Wenn Sie also ein Gerät bauen, möchten Sie ein Material haben, in dem sich sowohl Elektronen als auch Löcher mit weniger Widerstand bewegen“, sagte Gang Chen, der führende Professor für Maschinenbau am MIT. Der Bericht hebt auch hervor, dass kubisches Borarsenid eine bis zu 10-mal bessere Wärmeleitfähigkeit bietet als seine Gegenstücke aus Silizium. Es schlägt sogar Kupfer, und zwar mit großem Abstand.

Wenn kubisches Borarsenid die beiden größten Probleme von Silizium angeht, klingt es nach dem perfekten Halbleitermaterial. In dem Papier bezeichnen die Wissenschaftler es als „Gamechanger“. Es macht Sinn, dass Silizium daher zurückgelassen wird, wenn sich die Zukunft der Computertechnik hin zu besseren Materialien bewegt. Aber so einfach ist es nicht.

Bisher wurde kubisches Borarsenid nur in kleinen Chargen hergestellt, die zu Testzwecken erstellt wurden. Silizium ist reichlich vorhanden und leicht zu bekommen, aber Borarsenid nicht so sehr. Die Forscher machen deutlich, dass noch ungewiss ist, ob kubisches Borarsenid jemals in ausreichender Menge genutzt werden kann, um Silizium zu ersetzen. Vielleicht könnte es in kleinen Chargen für Halbleiter verwendet werden, die wirklich die zusätzliche Leistung benötigen. Anscheinend müssen wir beim altbewährten Silizium bleiben – zumindest bis sich eine bessere Lösung bietet.