Tiefgekühlt: 500 Gigahertz mit Silizium-Germanium-Chip

[KLEMSI]

IBM und Georgia Institute of Technology haben gemeinsam den ersten Silizium-basierten Chip vorgestellt, der bei Frequenzen über 500 GHz arbeitet. Dazu musste der Chip allerdings tief gefroren werden.

Nur nahe dem absoluten Nullpunkt bei 4,5 Kelvin (circa Minus 268,5 Grad Celsius) waren die extremen Werte möglich. Diese extrem kalten Temperaturen kommen auf der Erde praktisch nicht vor, können aber durch ultra-tiefgekühlte Materialien wie flüssiges Helium, künstlich erzeugt werden. In der Natur herrscht solche Kälte nur im Weltraum.

Die Experimente sind Teil eines Projekts, um die Geschwindigkeitsgrenzen von Silizium-Germanium-Geräten herauszufinden, die bei sehr kalten Temperaturen schneller funktionieren.

Die Chips, die in diesem Forschungsprojekt eingesetzt werden, stammen von der Prototypen-SiGe-Technologie vierter Generation, die von IBM auf 200-Millimeter-Wafern gefertigt werden. Bei Raumtemperatur laufen sie derzeit bei circa 350 GHz.

Ultra-Hochfrequenz-Silizium-Germanium-Schaltkreise haben potentielle Anwendungsbereiche in kommerziellen Kommunikationssystemen, Sicherheitselektronik, Weltraumforschung und in der Sensortechnik. Die erzielbaren extremen Geschwindigkeiten in siliziumbasierter Technologie, die mit konventionellen kostenniedrigen Techniken gefertigt werden kann, könnten weitere Anwendungsfelder im Massenmarkt erschließen.

Bis jetzt haben nur integrierte Schaltkreise, die aus teuren 3-5-Verbund-Halbleitermaterialien gefertigt wurden, ähnliche Transistorleistung erreichen können.

Silizium-Germanium-Technologie hat deswegen großes Interesse in der Elektronikindustrie gefunden, weil sie substantielle Verbesserungen in der Transistorleistung ermöglicht, während weiterhin konventionelle Fabrikationstechniken zum Einsatz kommen können. Sie sind kompatibel mit den silizium-basierten Standard-Fertigungsprozessen, die hohe Stückzahlen ermöglichen.

Michael Thieroff