China steht mit siliziumfreien Chips vor der technologischen Revolution

Das Besondere an diesem Chip ist die Verwendung neuer Materialien, die Silizium vollständig ersetzen (Abbildung: FS).

Kürzlich gab die Peking-Universität die Entwicklung eines revolutionären Chips bekannt, der ohne Verwendung von Silizium 40 % leistungsfähiger und energieeffizienter sein soll als die modernsten Prozessoren von heute.

Diese Bemühungen erfolgen, während die US-Sanktionen, die darauf abzielen, Chinas Zugang zu fortschrittlicher Chiptechnologie einzuschränken, ihren beabsichtigten Zweck offenbar nicht erfüllt haben.

Es ist ähnlich wie das Android-Verbot die Entwicklung von HarmonyOS (Huaweis selbst entwickeltes Betriebssystem) vorangetrieben hat und China nun auf Chip-Autonomie drängt.

Das Land plant sogar, die Verwendung von Intel- und AMD-Prozessoren in Regierungscomputern und -servern zu verbieten und unternimmt gleichzeitig Anstrengungen, Hochleistungschips für künstliche Intelligenz zu produzieren, um mit dem weltweit führenden Chipsatz-Technologiekonzern Nvidia konkurrieren zu können.

Mit diesem neuen Schritt löst China nicht nur das Problem der Abhängigkeit, sondern kann auch die Computerindustrie mit völlig neuen Verarbeitungstechnologien revolutionieren. Zum ersten Mal wurde an der Peking-Universität erfolgreich eine zweidimensionale (2D) Transistorarchitektur mit einem vollständig siliziumfreien Chip entwickelt.

Laut dem Entwicklerteam hat der neue Chip das Potenzial, einer der leistungsstärksten, effizientesten und energieeffizientesten Chips der Welt zu werden. Während herkömmliche Siliziumchips bei Größen von wenigen Nanometern allmählich an physikalische Grenzen stoßen, hat Chinas zweidimensionale Transistortechnologie diese Barrieren überwunden.

Das Besondere an diesem Chip ist die Verwendung neuer Materialien, die Silizium vollständig ersetzen. Konkret verwendete das Team Wismutoxyselenid (Bi 2 O 2 Se) für den Kanal und Wismutselenitoxid (Bi 2 SeO 5 ) für die Gate-Elektrode. Diese Materialien bilden zweidimensionale (2D) Halbleiter – atomar dünne Schichten mit überlegenen elektronischen Eigenschaften.

Zu den Vorteilen dieser Materialien gehören:

Wismutoxyselenid (Bi 2 O 2 Se): Verfügt über hohe Elektronentransportraten, auch ohne die Notwendigkeit einer so dünnen Struktur wie Silizium, und kann die Ladungsenergie effizienter aufrechterhalten und steuern.

Die Zustandsumschaltung der Transistoren erfolgt schneller, wodurch das Risiko einer Überhitzung verringert und der Energieverlust minimiert wird. Einem Forscher zufolge bewegen sich Elektronen nahezu ohne Widerstand, so wie Wasser durch ein glattes Rohr fließt.

Die Schnittstelle zwischen den beiden Materialien ist glatter, was zur Reduzierung von Defekten und elektrischem Rauschen beiträgt. Architektonisch verwendet dieser neue Transistor eine Gate-All-Around-Feldeffekttransistor-Struktur (GAAFET).

Die GAAFET-Technologie ist nicht ganz neu und wurde auf Siliziumchips unter 5 Nanometern angewendet. Anstelle der traditionellen vertikalen FinFET-Kanalstruktur sind die Kanäle in diesem neuen Design jedoch horizontal angeordnet.

Das Team behauptet, der neue Chip könne 40 Prozent schneller arbeiten und sei 10 Prozent energieeffizienter als die modernsten 3-Nanometer-Siliziumchiparchitekturen von heute.

Obwohl es sich hierbei um eine Leistung im Labormaßstab handelt, hat das Team den Chip erfolgreich in Prototypgeräte integriert und damit die Kompatibilität mit vorhandenen elektronischen Schaltkreisen nachgewiesen. Dies eröffnet die Möglichkeit einer Massenproduktion und die Forscher sind optimistisch, was die Arbeit an der Fertigung im industriellen Maßstab angeht.

Auch wenn die Kommerzialisierung mehrere Jahre dauern könnte, stellt diese Innovation Chinas aggressive Bemühungen dar, seine Abhängigkeit von US-Technologie zu verringern und möglicherweise die Beschränkungen der traditionellen Siliziumtechnologie zu überwinden. Damit wird ein neues Kapitel in der Computergeschichte aufgeschlagen.

Quelle: https://dantri.com.vn/cong-nghe/trung-quoc-tren-da-cach-mang-cong-nghe-voi-chip-khong-dung-silicon-20250517113350547.htm