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SITZUNGEN

WISSENSCHAFTLICHE SITZUNG
FRAU ELKE SCHEER HÄLT EINEN VORTRAG:
„Von der Mikroelektronik zur Nanoelektronik“.
Sehr geehrter Präsident, sehr geehrte Damen und Herren,
der Sekretär der mathematisch-naturwissenschaftlichen Klasse, Prof. Schleich, hatte
mich gebeten, einen wissenschaftlichen Vortrag zu halten über mein Arbeitsgebiet
„oder irgendetwas anderes, was Sie interessiert“. Ich freue mich sehr, Ihnen heute
über ein Thema berichten zu dürfen, das mich sehr beschäftigt und das mein Arbeits-
gebiet zumindest tangiert.
Eine zurzeit intensiv diskutierte Thematik betrifft die zukünftige Entwicklung
der Mikroelektronik und die damit verbundenen Auswirkungen auf die Computer-
leistungsfähigkeit und Entwicklung elektronischer Geräte für den Alltag. Diese
umfassen nicht nur Mobiltelefone, Fernseher oder andere „vordergründig“ als elek-
tronisch zu erkennende Geräte, sondern fast alle modernen Haushaltsgeräte wie
Bügeleisen und Backofen sowie Transportmittel aller Art, die ohne funktionierende
Elektronik schon längst nicht fahren können. So ist zwar die Computerindustrie
immer noch der Hauptmotor der Weiterentwicklung elektronsicher Bauteile, doch
große Impulse kommen bereits aus der automotive Industrie.
Die Grundlage der heutigen Mikroelektronik wird gebildet durch den Tran-
sistor, der im Jahre 1947 von den Bell-Laboratorien vorgestellt wurde und für des-
sen Entwicklung John Bardeen, William Shockley und Walter Brattain 1956 mit
dem Nobelpreis in Physik ausgezeichnet wurden. Dabei handelt es sich um ein
Dreikontakt-Bauelement, bei dem ein kleines Signal am „Tor-“ oder Gate-Kontakt
ein großes Signal zwischen Quelle und Senke (Source und Drain) steuert. Diese
Grundidee wurde seit den 1960er Jahren in einer auf Silizium basierenden Dünn-
schichttechnologie umgesetzt, der CMOS-Technologie (Complementary Metal
Oxide Semiconductor). Diese Technologie ermöglicht die Integration, also das
Zusammenführen vieler Transistoren auf engstem Raum sowie eine fortwährende
Zunahme der Integrationsdichte, also der Anzahl der Bauelemente auf einem
Schaltkreis. Bereits 1965 beobachtete Gordon Moore, späterer Begründer der
Halbleitertechnologie-Firma Intel, dass die Zunahme der Integrationsdichte einer
bestimmten Gesetzmäßigkeit folgte, die später nach ihm als „Moore’sches Gesetz“
bezeichnet wurde. Das Moore sehe Gesetz sagt aus, dass die Anzahl von Transistoren
auf Computer-Speicher-Elementen sich alle 18-24 Monate verdoppelt. Eine Kon-
sequenz dieser Beobachtung ist, dass jedes einzelne Bauelement entsprechend klei-
ner werden muss, da die Trägerchips nicht größer werden. Das Moore sehe Gesetz
wurde später mehrfach umformuliert und in Prognosen umgewandelt. Eine dieser
Prognosen ist, dass diese Verdichtungsrate weiter beibehalten werden könnte, bis die
CMOS-Technologie an eine prinzipielle Grenze der Miniaturisierung stoßen
würde. Eine andere Interpretation ist, dass die Miniaturisierungsrate eingehalten
werden müsse, um dem Bedarf der Gesellschaft an Rechnerkapazität und Elektro-
nik gerecht zu werden.