Materialforschung: Auf dem Chip ist die Hölle los

Neue Prozessoren sollen das Hochfahren von Rechnern in Zukunft radikal verkürzen. Weil der Stand-by-Modus überflüssig wird, lässt sich viel Strom einsparen. Erste Prototypen werden getestet. von Jan Oliver Löfken (Hamburg)

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Diabolische Hitze herrscht in den winzig kleinen Öfen. Feste Kristalle schmelzen bei 600 Grad Celsius dahin. Doch nach einem Bruchteil einer Sekunde erstarren sie wieder. Keine Materialforscher suchen in diesen Schmelzen nach neuen Werkstoffen, sondern Hersteller von Computerchips nach der Prozessortechnik von morgen. Ihr Ziel ist ein schneller Arbeitsspeicher, der sich die digitalen Daten ohne jeden Stromfluss merken kann. Die Vorteile: Das Hochfahren der Rechner verkürzt sich auf weniger als eine Sekunde. Festplatte und Prozessor wachsen zu einem leistungsfähigen Modul zusammen. Und der Stand-by-Modus wird überflüssig, sodass weltweit die Stromleistung ganzer Kraftwerke eingespart werden könnte.

"Unter der Vielzahl von Konzepten für nichtflüchtige Speicher haben diese Phasenwechselmedien ein sehr großes Potenzial", sagt Rainer Waser, Professor am Forschungszentrum Jülich und der Technischen Hochschule Aachen. Abermillionen von winzigen Schmelzöfen werden dabei auf einen einzigen Chip gesetzt. Ströme im Mikroampere-Bereich heizen das kristalline Material - Chalkogenide aus den Elementen Germanium, Antimon und Tellur - auf. Abhängig von der Stärke und der Dauer eines elektrischen Pulses erstarrt die Schmelze entweder zu einem Kristall oder zu einer amorphen Masse ähnlich wie Glas. Diese beiden Strukturen unterscheiden sich grundlegend in ihrer Leitfähigkeit. Und mit genau diesem Wechsel des elektrischen Widerstands kann zwischen digitalen Nullen und Einsen unterschieden und gerechnet werden.

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