ETHs bauen an Spar-Elektronik

Sie sind Teil des europäischen Projekts E²SWITCH, das daran ist, elektronische Systeme mit sehr geringem Energieverbrauch zu entwickeln. Technische Basis sind sogenannte «Tunnel Field-Effect Transistor»-Strukturen (TFET), die auf einem Silizium-Substrat aufgebracht werden und Phänomene aus der Quantenmechanik verwenden, um unter extrem niedriger Spannung zu arbeiten. E²SWITCH, das aus neun Partner aus Hochschulwesen und Industrie besteht und von der ETH Lausanne (EPFL) koordiniert wird, hat ein Budget von 4,3 Millionen Euro und eine Laufzeit von 42 Monate. «Unser Ziel ist es, eine nächste Generation von Transistoren zu entwickeln, die mit einer elektrischen Spannung von weniger als 0,3 Volt oder gar mit nur 0,1 Volt auskommen», erklärt Adrian Ionescu, EPFL-Professor und Koordinator des Forschungsefforts. Nutzniesser der Entwicklung könnten Smartphones sein. Da die geplanten Transistoren nicht nur extrem sparsam sind, sondern auch bei sehr hohen Temperaturen stabil bleiben, könnten sie auch in der Auto- und Flugzeugindustrie zur Anwendung kommen, etwa in Form von Sensoren.

Weitere Anwendungsgebiete wären aber auch die Serverbatterien in Rechenzentren. Diese könnten mit den Elektronikbauteilen wesentlich energieeffizienter betrieben werden, ein Grund, warum etwa auch IBM bei E²SWITCH mit von der Partie ist. «Die auftretenden Energieverluste sind eine der grössten Herausforderungen beim Betrieb von nanoelektronischen Schaltkreisen», erklärt IBM-Fellow Heike Riel, die am Forschungslabor des Blauen Riesen in Rüschlikon tätig ist. Die Forschung an TFET, die auf Nanodrähten basieren und spezielle umwickelte Gatter aufweisen sowie direkt auf herkömlichen Silizium-Schichten aufbauen, könnten ein Lösungsansatz sein, so Riel weiter.