IBM erforscht den Null-Watt-PC

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IBM Research Zürich hat zusammen mit Universitäten und Industrieforschungszentren eine Forschungsinitiative gestartet, die sich mit dem steigenden Energieverbrauch von Elektrogeräten und Computern befasst. Im Projekt ‘Steeper’ sollen die Forscher in den nächsten drei Jahren neuartige Transistoren entwickeln, die den Energieverbrauch dieser Geräte im aktiven Zustand um das Zehnfache senken und im Standby-Modus praktisch auf Null drosseln können.

Das Konsortium forscht nach Angaben von IBM an sogenannten Tunnel-Feldeffekt-Transistoren (Tunnel-FETs), die aufgrund ihres speziellen Aufbaus die Energieeffizienz im Vergleich zu heutigen Transistoren signifikant verbessern können. Als Grundbausteine für Prozessoren bieten Tunnel-FETs einen vielversprechenden Ansatz, um das Problem der so genannten Verlustströme – die ursächlich für den Energieverbrauch im Standby-Modus sind – in den Griff zu bekommen.

Durch die fortschreitende Miniaturisierung in der Transistorentechnologie sind die Materialschichten in heutigen Leiterbauteilen bereits so dünn, dass stetig ein kleiner aber nicht zu vernachlässigender Leckstrom fließt. Ähnlich wie ein Wasserhahn, der ständig tropft, führt dies zu einem kontinuierlichen Stromfluss, der sowohl im Betrieb als auch im Standby-Modus auftritt. Die in Steeper entwickelten Tunnel-FETs sollen nicht nur den unerwünschten Stromfluss abdichten, sondern es auch ermöglichen, dass zum Schalten der Transistoren weniger Spannung benötigt wird.

“Die Energiedissipation entwickelt sich zur größten Herausforderung für die heutige Elektronik, insbesondere in Computern”, sagte Dr. Heike Riel, Leiterin der Nanoscale Electronics Forschungsgruppe bei IBM Research Zürich. “Mit Steeper wollen wir die Betriebsspannung der Transistoren senken, was einen geringeren Energieverbrauch für das kleinste Elektronikgerät bis hin zum großen Supercomputer bedeuten kann.”

Das von der Europäischen Union unterstützte Projekt steht unter der technischen Leitung der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL). Zu den Partnern gehören das IBM Forschungszentrum in Rüschlikon, das Forschungszentrum Jülich, Infineon, sowie die Universitäten in Dortmund, Bologna, Udine und Pisa. Koordinator ist Professor Adrian M. Ionescu vom Nanolab der EPFL.