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 Silizium in der Computertechnik
Untersuchung der zukünftigen Verwendung von Silizium und Alternativen in der Computertechnik
Technischer Fortschritt ist in den letzten 50 Jahren maßgeblich durch Skalierung bei integrierten Schaltungen, insbesondere aus Silizium getrieben worden. Gleichzeitig fordern neue Entwicklungen wie künstliche Intelligenz immer mehr Rechenleistung.
Quantenmechanische Überlegungen lassen vermuten, dass es eine Limit an möglicher Verkleinerung gaben könnte.
In der Arbeit werden die Möglichkeiten und Grenzen von Silizium als Schlüsselwerkstoff in der Computertechnik untersucht. Dabei werden nicht nur die aktuellen Entwicklungen und Herausforderungen beleuchtet, sondern auch alternative Materialien und Technologien in den Blick genommen, die in Zukunft eine Rolle spielen.
Die rein theoretische Arbeit betrachtet mithilfe eines Bändermodells und der Funktionsweise eines Transistors Probleme bei der Verkleinerung und deren Lösung durch die Entwicklung hin zu 3-dimensionalen Transistoren. Auch wird festgestellt, dass Quantencomputer auf Siliziumbasis möglich sind.
Alternative Werkstoffe wie Galliumnitrid werden betrachtet und erklärt, warum diese ungeeignet für eine Verwendung in Hochleistungstransistoren sind. Silizium ist ein potenzieller Werkstoff bei optoelektronischen Ansätzen. Carbon Nanotube Transistoren und andere Transistoren, welche sich Quanteneffekte zu Nutze machen, können auch auf Siliziumbasis realisiert werden. Festzuhalten ist, dass in den nächsten 20 Jahren keine Grenze von Silizium erreicht wird, und falls es doch andere Technologien geben wird, welche Siliziumtransistoren ablösen, wird Silizium weiterhin in verschieden Bereichen in Computern eingesetzt werden.
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