Ein neues Projekt namens Nano Solutions On-Chip, oder NSOC, unter der Leitung des Los Alamos National Laboratory, strebt danach, integrierte Schaltkreise zu revolutionieren, indem es Quantenpunkte und andere nanoskalige Halbleiter integriert. Dieser innovative Ansatz zielt darauf ab, die Grenzen der traditionellen elektronenbasierten Informationsübertragung zu überwinden und so den Weg für verbesserte Energieeffizienz und Leistung zu ebnen, insbesondere in extremen Umgebungen.
Jennifer Hollingsworth, eine Wissenschaftlerin am Los Alamos Center for Integrated Nanotechnologies, leitet das NSOC-Projekt. Sie hebt die wachsenden Herausforderungen hervor, denen integrierte Schaltkreise gegenüberstehen, und erklärt, dass sie "ihre Grenzen in Bezug auf Bandbreiten-Dichte, Geschwindigkeit und Distanz erreichen" aufgrund ihrer Abhängigkeit von Elektronen. Die Komplexität moderner Chips mit ihren komplexen Drahtnetzwerken hat zu immer ineffizienteren Fertigungsprozessen geführt.
Das NSOC-Projekt schlägt einen Paradigmenwechsel vor, indem es Quantenpunkte und andere nanoskalige Halbleiter in Geräte integriert. Diese Materialien können Photonen neben Elektronen für die Informationsübertragung nutzen, was die Grenzen traditioneller elektronenbasierter Systeme möglicherweise überwindet. Das Projekt wird sich auf theoretische Forschung, experimentelle Validierung und fortgeschrittene Modellierung konzentrieren, um das Potenzial dieses neuartigen Ansatzes zu erforschen.
Darüber hinaus wird das NSOC-Projekt die Auswirkungen von Strahlung auf Chips untersuchen und Strategien zur Schadensbegrenzung entwickeln, um ihre Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Anwendungen wie Weltraumforschung, Verteidigung und nuklearer Sicherheit zu gewährleisten. Um diese Forschung zu erleichtern, wird ein neues Forschungszentrum für Mikroelektronik namens CHIME (Co-design and Heterogeneous Integration in Microelectronics for Extreme Environments) eingerichtet. Dieses Zentrum wird mit drei anderen ähnlichen Projekten zusammenarbeiten, wobei Hollingsworth als erster Vorsitzender fungiert.
Das NSOC-Projekt vereint ein Konsortium führender Institutionen, darunter die University of Pennsylvania, die Columbia University, die University of Wisconsin-Madison, die Duke University und die Sandia National Laboratories. Diese gemeinsame Anstrengung verspricht, die Entwicklung von integrierten Schaltkreisen der nächsten Generation mit beispiellosen Fähigkeiten zu beschleunigen.