Nach jahrelangen Forschungen und Entwicklungen könnte ein neuer technischer Ansatz es möglich machen, den digitalen Energiebedarf um fünf Prozent zu reduzieren. Ein neuartiger Magnet-Transistor spielt dabei die Hauptrolle.
Im vergangenen Jahrhundert haben sich Computer stark weiterentwickelt. Während Speichergrößen in Höhe von mehreren Megabyte damals noch als Zukunftsmusik galten, sind wir heute bereits deutlich weiter. Ein Grund hierfür ist, dass sich auf einer immer kleineren Fläche Transistoren und Datenautobahnen unterbringen lassen.
Mit dieser Entwicklung scheint es aber bald vorbei zu sein. Denn eines Tages lassen sich technische Komponenten einfach nicht weiter verkleinern. Daher optimieren Forscher:innen kontinuierlich auch andere Eigenschaften von Computerchips.
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Eine hiervon, die Forschenden von der Universität von Nebraska-Lincoln und der Universität in Buffalo aufmerksam gemacht hat, ist die Energieeffizienz. Denn leistungsfähigere Computer benötigen seit jeher auch einen nicht zu vernachlässigenden Anteil an der weltweit zur Verfügung stehenden Energie. Ein neuartiger Magnet-Transistor soll dabei helfen.
Neuer Magnet-Transistor soll Energieeffizienz deutlich steigern
Der weltweite Strombedarf für elektronische Endgeräte soll mit dem neuen Transistor um circa fünf Prozent sinken. Magnetisch-elektrische Transistoren machen es möglich. Aber zunächst zum Grundprinzip: Kleine Transistoren steuern den Stromfluss auf den Endgerät und ermöglichen so erst das Schreiben, Lesen und Speichern von Informationen.
Transistoren auf Siliziumbasis bestehen dabei aus mehreren Terminals. Strom fließt von einem Terminal zum anderen, die Stärke definiert ein weiteres Terminal. Je nachdem, welche Stromstärke durch die Terminals fließt, interpretiert der Computer das Resultat als 0 oder 1.
Bei Silizium-basierten Transistoren ist für diesen Prozess ein ständiger Stromfluss notwendig. Das würde sich durch den magnetisch-elektrischen Prozess aber ändern. Die Grafen-Bahnen, auf denen sich die Elektronen bewegen, werden mit Chromiumoxid beschichtet und erhalten so magnetische Eigenschaften. Der Magnet regelt dann den Status.
Ausrichtung von Atomen durch Transistor entscheidet über Status
Der Magnet richtet die Atomen auf der Grafen-Bahn entweder zur einen Seite oder zur anderen Seite aus. Jetzt ist das Prinzip zum Ablesen wieder das Gleiche. Ist das Atom zu einer Seite gedreht, wird dies als 0 interpretiert. Die andere Seite spiegelt wiederum die 1 wider. Auch der Energiebedarf sinkt signifikant.
Denn das Ändern des Status erfordert keinen Dauerstrom, sondern nur einen kurzen Impuls. Neben dem geringeren Energiebedarf hat die neue Technik noch weitere Vorteile. Die Anzahl an benötigten Transistoren soll um bis zu 75 Prozent sinken.
In der Folge dürften Endgeräte schrumpfen oder aber durch den neu gewonnenen Platz noch leistungsfähiger werden. Durch den Einsatz von magnetisch-elektronischen Transistoren weiß das Gerät außerdem, woran zuletzt gearbeitet wurde. Selbst dann, wenn Nutzer:innen das Gerät herunterfahren oder die Stromzufuhr abrupt abbricht.
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