Supermateriaal grafeen maakt ook computerchips sneller

Alles wordt beter met grafeen. Dat lijkt toch de teneur van hedendaags onderzoek. Onderzoekers van de universiteit van Stanford ontdekten een nieuwe toepassing voor het wondermateriaal die de computerchips van vandaag, maar vooral de kleinere exemplaren van morgen, ten goede zal komen.

Isolator

Philip Wong en zijn team keken niet naar de transistors voor een performantieboost, maar naar de minuscule koperen draadjes die de transistors met de rest van de chip verbinden. De transistor houdt een elektron wel of niet tegen, waarna het koper de gegevens doorgeeft. De kleine koperen draadjes worden vandaag geïsoleerd in een materiaal dat tantalum nitride heet. Tantalum nitride zorgt er voor dat het koper niet in contact komt met de transistor: dat zou het hele systeem waardeloos maken.

Grafeen

Met chipverkleining in het achterhoofd zochten de onderzoekers van Stanford naar de dunst mogelijke isolator voor het koper. Grafeen bleek het voorkeursmateriaal: één laagje van de stof, die zelf uit een enkele laag koolstofatomen bestaat, volstaat om de isolerende taak te vervullen. Met tantalum nitride zou de isolator zo’n acht keer dikker moeten zijn. Grafeen heeft als bijkomend voordeel ook zelf geleidend te zijn. Dat kan de transfer van data vanuit de transistor in de huidige generatie chips een boost geven van vier tot 17 procent maar de grote prestatiewinst zit volgens de wetenschappers verscholen in de volgende generatie microchips.

Binnen twee generaties (dus met chips gebakken op 7 nm) zou de grafeen-isolator de doorgeefsnelheden van de draden met dertig procent kunnen opkrikken. Dat de techniek werkt weet het team van Stanford, de volgende stap is de ontwikkeling van een proces die ook de toepassing er van rendabel maakt. Het grafeen rechtstreeks op de draden groeien, wat moet gebeuren tijdens massaproductie