Namhafte Hersteller von Mikrochips lassen sich aktuell noch an einer Hand abzählen. Um neue Wege für die Zukunft zu öffnen und sich unabhängiger zu machen, entwickeln verschiedene Firmen in den USA nun eigene Methoden, um Mikrochips herzustellen. Zwar erhalten Unternehmen wie Thintronics bei der Umsetzung die Unterstützung der US-Regierung, doch das Vorhaben birgt zahlreiche Stolpersteine.
Herstellung von Mikrochips ist kompliziert
Wer sich einen Computerchip vorstellt, sieht möglicherweise lediglich ein paar Platinen, die per Kupferdraht verbunden sind. Dabei ist der Aufbau um ein Vielfaches komplexer. Zwar setzt die Industrie besagte Kupferdrähte ein, diese sind in vielen Fällen jedoch nur so zart und dünn wie ein DNA-Strang.
Da sich die Drähte auf sehr kleinem Raum befinden, muss stets gewährleistet bleiben, dass sie sich untereinander nicht berühren. Das hierfür erforderliche Isoliermaterial wird mittels einer Folie eingebracht. Doch es gehört noch mehr dazu, einen Computerchip herzustellen.
All das ist nur ein Grund dafür, warum sich ausschließlich Spezialisten seit Anbeginn damit beschäftigen. Aus alldem lässt sich außerdem schließen, dass alleine für die Herstellung der notwendigen Materialien manche Unternehmen Unsummen verdienen. Mit dazu gehört zum Beispiel Ajinomoto, ein japanisches Unternehmen, das für die Produktion der Isolationsfolie zuständig ist. Es verdient seit Jahrzehnten Milliarden mit der Herstellung des sogenannten Dielektrikums und nimmt aktuell einen Marktanteil von 90 Prozent ein.
Neue Anforderungen machen Änderungen unabdingbar
In den USA beschäftigen sich derzeit diverse Start-up Unternehmen damit, die Herstellung der Mikrochips wieder ins eigene Land zu holen. Neben einer Veränderung der Produktionsweise sollen sich auch die Materialien verändern und somit zukunftsorientierter sein. Hierfür werden die Unternehmen sogar von der US-Regierung unter Biden gefördert.
Eines dieser Unternehmen ist Thintronics, das seit einiger Zeit nach geeigneten Alternativen in Bezug auf das Material sucht und gleichzeitig erforscht, ob es eine gute Weiterentwicklungsmöglichkeit der bestehenden Dielektrika gibt. Bedacht werden hierbei nicht nur die Eigenschaften der Materialien, sondern ebenso eine effiziente Herstellung, denn selbst in den USA sind die Energiekosten ein Faktor, den Unternehmen immer mehr im Blick behalten müssen.
Um den Halbleitersektor wieder zu regionalisieren, beschloss die US-Regierung im Jahr 2022 den sogenannten CHIPS and Science Act, der insgesamt 280 Milliarden US-Dollar bereitstellte und in unterschiedliche Unternehmen investierte. Beschlossen wurde die Veränderung vor allem deshalb, um die eigene Abhängigkeit vom internationalen Markt zu verringern.
Stolpersteine auf dem Weg zum Erfolg
Selbstverständlich birgt ein solcher Weg stets gewisse Stolpersteine. Um eigenständiger zu werden, müssen Unternehmen wie Thintronics innerhalb der Branche Veränderungen herbeiführen. Die Hersteller gewisser Materialien müssen ebenfalls umdenken, was nicht immer ganz einfach zu sein scheint.
Ein Stoff, mit dem das Unternehmen aktuell forscht, ist unter dem Namen Glutamat bekannt. Ajinomoto spielt bei der Aktion eine nicht unerhebliche Rolle, denn er ist der weltweit führende Lieferant des ursprünglichen Würzpulvers.
Um einen sogenannten Super-Isolator herzustellen, ist jedoch weitaus mehr notwendig. Denn ein Computerchip besteht nicht nur aus einer Isolatorschicht. Während Ajinomoto sich um diese kümmert, muss Thintronics andere Hersteller finden, die weitere Schichten herstellen. Am Ende werden diese schließlich zusammengefügt und sollen perfekt zusammenarbeiten, um einen Super-Isolator für den Computerchip darzustellen.
Ein großes Problem hierbei besteht nach wie vor darin, dass die einzelnen Schichten möglicherweise sogar gut funktionieren, zusammen jedoch noch keine effiziente Lösung bieten können. Um die jeweiligen Modelle zu testen, wird das Training eines KI-Modells herangezogen. Doch hierbei macht sich nach wie vor bemerkbar, dass die Neuerungen noch zu viel Energie verbrauchen, wobei gleichzeitig noch Luft nach oben besteht, was die Rechenleistung angeht.
Isolatoren wurden bislang stark vernachlässigt
Für Spezialisten wie Stefan Pastine (der Gründer und CEO von Thintronics), der zuvor als Chemiker arbeitete, liegt das Problem jedoch klar auf der Hand. Ein Grund für die langsame Entwicklung läge darin, dass Isolatoren viel zu lange vernachlässigt worden seien. Der ehemalige Hersteller von Hartplastik, der 2019 sein Unternehmen verkaufte, kennt sich innerhalb der Branche aus, weiß also nur zu gut, dass derlei Materialien aufgrund der internationalen Abhängigkeit stiefmütterlich behandelt worden sind.
Wann genau Thintronics an den Punkt gelangt, effizient arbeitende Isolationsmaterialien herzustellen und der Konkurrenz den Rang abzulaufen, ist noch nicht abzuschätzen. Forscher haben jedoch inzwischen bestätigt, dass die bereits getesteten Werte durchaus besser seien als das, was auf dem heutigen Markt zu bekommen ist.
Quellen: technologyreview.com, digitimes.com
