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Forscher aus dem IBM-Labor in Rüschlikon waren schon einige Male daran beteiligt, die Computertechnologie voranzutreiben. Auch bei der Entwicklung der kommenden neuen Generation von Transistoren, die spätestens ab dem nächsten Jahr in den kommenden Computerchips eingesetzt werden wird, haben die Rüschlikoner einen wichtigen Beitrag geleistet, wie IBM heute mitteilt – zumindest für die IBM-Version dieser neuen Transistoren. (IBM und Intel liefern sich bei der Entwicklung der neuen Transistoren, bei denen zum ersten Mal seit rund 40 Jahren einige grundlegend neue Materialien verwendet werden, ein Rennen
, bei dem Intel die Nase vorne zu haben scheint.)
Den Forschern in Rüschlikon ist es gelungen, die für die Chiptechnologie relevanten Aspekte des Verhaltens eines dieser Materialien auf dem atomaren Level in einer reinen Simulation auf einem Supercomputer zu ergründen. "So sind wir heute in der Lage, Supercomputer zu verwenden, um die Materialien zu untersuchen, die schlussendlich in der nächsten Generation der Supercomputer verwendet werden", meinte dazu einer der Hauptbeteiligten, Alessandro Curioni vom IBM-Labor in Rüschlikon.
Bei der Simulation ging es um den Einsatz von Hafnium-Silikaten in der Isolationsschicht in Transistoren. Die Forscher wussten bereits aus Experimenten, dass Hafnium-Silikate (eine Mischung von hafnium- und Silizium-Oxiden) ein vielversprechendes Material ist. (Auch Intel wird in Zukunft Hafnium für Transistoren verwenden.) In Rüschlikon wollte man aber einerseits die physikalischen Gründe dafür herausfinden, und andererseits, wie sich die für den Transistorbau wichtigste Eigenschaft des Materials, die sogenannte "dielektrische Konstante", bei verschiedenen Mischungsverhältnissen von Silizium- und Hafnium-Oxiden und über die Zeit verhält. Das dies nicht ganz trivial ist, kann man vielleicht aus diesem Wikipedia-Artikel
erahnen.
Dabei verwendeten sie fünfzig verschiedene Modelle der atomaren Struktur von verschiedenen Hafnium-Silikaten, mit je rund 600 Atomen und rund 5000 Elektronen. In den Computer wurden darüber hinaus die bekannten physikalischen Gesetze über die Wechselwirkungen dieser Elemente eingegeben. Die insgesamt für die Simulationen notwendigen rund 200 Milliarden Milliarden schafft der in Rüschlikon stehende "Blue Gene/L"-Supercomputer - der gegenwärtig zweitschnellste Computer in der Schweiz – mit seinen 4096 Prozessoren in rund fünf Tagen. Ein starker Laptop hätte dafür gemäss IBM 700 Jahre gebraucht. (hjm)
(Bild: eines der für die Simulationen verwendeten Computermodelle eines Hafnium-Silikats)