Plasmen der Zukunft

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Wie Computersimulationen von Plasmen in Zukunft die Herstellung kleinerer und leistungsfähigerer Prozessoren und Speicher unterstützen können, erläutert Thomas Mussenbrock.

„Es bleibt viel zu tun“, erwartet Prof. Dr. Thomas Mussenbrock vom Lehrstuhl für Angewandte Elektrodynamik und Plasmatechnik. 

Plasmasimulationen werden eine immer wichtigere Rolle bei der Entwicklung von Plasmaprozessen spielen – insbesondere für die Herstellung nanoelektronischer Schaltungen. Ohne das fundamentale Verständnis der einzigartigen Eigenschaften von Niedertemperaturplasmen werden kaum kleinere und schnellere Prozessoren und Speicher hergestellt werden können. Die dafür notwendigen Erkenntnisse stammen zunehmend aus Plasmasimulationen und entsprechenden Experimenten.

Insbesondere um Strategien zur Regelung der Prozesse zu entwickeln, benötigen wir die Hilfe angepasster mathematischer Modelle. Hierbei werden auch die modernen Verfahren des maschinellen Lernens ihre Anwendung finden. Wir werden aber auch in zehn Jahren noch nicht in der Lage sein, ein Plasma vollständig zu simulieren – auch nicht mit allen Supercomputern der Welt. Ein Laborplasma besteht aus unvorstellbaren 10 hoch 18 Teilchen. Um nur einen einzigen Zustand zu speichern, wären eine Millionen Ein-Terabyte-Festplatten nötig. Hier helfen nur mathematische Modelle, die einerseits die Komplexität auf ein Minimum reduzieren, andererseits aber die entscheidenden Aspekte berücksichtigen. Es bleibt viel zu tun.

Dieser Artikel wird am 1. September 2021 in Rubin Angewandte Plasmaforschung 2021 erscheinen.

Mehr dazu auch unter https://news.rub.de/wissenschaft/2021-07-20-elektrodynamik-und-plasmatechnik-plasmasimulation-unterstuetzt-entwicklung-schnellerer-prozessoren