Nanomagnetische Logik in 3D bringt neue Dimension für integrierte Schaltkreise

Elektroingenieure der Technischen Universität München (TUM) haben einen neuartigen Funktionsbaustein für digitale integrierte Schaltkreise vorgestellt. Ihre Experimente zeigen, dass Computerchips künftig auf dreidimensionalen Anordnungen von Nanomagneten anstatt auf Transistoren basieren können.

Wer in einen PC schaut, kennt Halbleiterplatten, auf denen Transistoren in der Fläche verdrahtet sind. Dieses Flächendesign stößt jedoch im Nanobereich, wie auch die CMOS-Herstellung auf Siliziumchips zeigt, durch immer kleinere Strukturgrößen an wesentliche Grenzen. Die TUM-Forscher haben nun, zusammen mit Partnern von der Universität von Notre Dame, die Möglichkeiten des "magnetischen Computers" erkundet.

Die Forscher implementieren in einer 3D-Anordnung von Nanomagneten ein sogenanntes majority logic gate, das als programmierbares Gatter in digitalen Schaltkreisen eingesetzt werden könnte. Drei festmagnetisierte Eingangsmagneten erzeugen ein gemeinsames Streufeld, in dem sich der schaltbare Ausgangsmagnet ausrichtet und über Sensoren ausgelesen wird. Die nanomagnetischen Schaltkreise lassen sich im Raum "stapeln", sie verbrauchen kaum Energie, arbeiten bei Raumtemperatur und sind strahlungsresistent.

"Es ist schon eine Herausforderung, mit CMOS-Schaltungen zu konkurrieren", betont Dr. Markus Becherer, Leiter der TUM-Forschungsgruppe. Doch die Halbleiterindustrie selbst siedelt in ihrer aktuellen Roadmap die nanomagnetische Logik ganz oben in ihren Forschungsprioritäten an.

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