Pažangiausias pasaulyje nanovamzdelių kompiuteris gali išlaikyti Moore'o dėsnį

Nanovamzdelio nuotrauka iš arti Laimingas Frankelis

MIT mokslininkų komanda pristatė kol kas pažangiausią pasaulyje lustą, pagamintą iš anglies nanovamzdelių – cilindrų, kurių sienelės yra vieno anglies atomo pločio. Naujasis mikroprocesorius, galintis paleisti įprastą programinę įrangą, gali būti svarbus žingsnis ieškant silicio alternatyvų.

Elektronikos pramonė kovoja su Moore'o dėsnio sulėtėjimu, pagal kurį tranzistorių, kuriuos galima supakuoti į silicio procesorių, skaičius padvigubėja maždaug kas porą metų. Ši tendencija susiduria su savo fizinėmis ribomis: prietaisų dydžiui susitraukiant iki kelių atomų, elektros srovė pradeda nutekėti iš metalinių kanalų, kurie ją perduoda per tranzistorius. Išsiskirianti šiluma mažina puslaidininkių energijos vartojimo efektyvumą ir netgi gali sukelti jų gedimą.

Anglies nanovamzdeliai galėtų būti puikus sprendimas. Ne tik nanovamzdelių tranzistoriai yra greitesni už silicinius, tyrimais nustatyta, kad iš nanovamzdelių pagaminti lustai gali būti net dešimt kartų efektyvesni. Šis efektyvumo padidinimas gali žymiai pailginti elektroninių prietaisų baterijos veikimo laiką.

Mokslininkai dešimtmečius dirbo su alternatyviais lustais, kuriuose dalyvauja molekulės, tačiau dėl gamybos galvos skausmo procesoriai įstrigo tyrimų laboratorijose. Į popierius paskelbtame žurnale Nature, MIT komanda teigia radusi būdų, kaip įveikti kai kurias didžiausias kliūtis, trukdančias juos gaminti dideliu mastu.

Sumaišytas

Viena problema yra ta, kad kai gaminami anglies nanovamzdeliai, jie yra sumaišyti dviejų tipų: pirmieji yra puslaidininkiai, kurie puikiai tinka kurti integriniams grandynams, bet antrasis praleidžia elektros srovę kaip laidas, kuris sugeria daugiau galios ir netgi gali pakenkti grandinės veikimui. spektaklis. Kad lustai būtų ekonomiškai gyvybingi, reikalingas ekonomiškas būdas sumažinti pastarosios grupės poveikį.

Kita problema yra ta, kad norint pagaminti lustus, ant plokštelės reikia nusodinti vienodą anglies nanovamzdelių sluoksnį. Tačiau tai buvo sunku padaryti, nes nanovamzdeliai turi erzinantį polinkį susijungti. Jų pluoštas, atsidūręs ant tranzistoriaus, gali jį išmušti iš veikimo.

Šie ir kiti iššūkiai suintrigavo Maxą Shulakerį, MIT profesorių, dirbusį su kitais reikšmingais šios srities projektais ir gavusį JAV gynybos pažangių projektų tyrimų agentūros finansavimą. sukurti nanovamzdelių technologiją .

Jo vadovaujama mokslininkų grupė sukūrė veikiantį 16 bitų mikroprocesorių, pagamintą iš daugiau nei 14 000 anglies nanovamzdelių tranzistorių, kuris, anot Shulakerio, yra sudėtingiausias kada nors parodytas. Jų sugalvotas technologijas galima pritaikyti naudojant įrangą, naudojamą įprastoms silicio lustams gaminti, o tai reiškia, kad lustų gamintojams nereikės investuoti į brangią naują įrangą, jei jie nori gaminti nanovamzdelių procesorius.

Išnagrinėję maišymosi problemą, mokslininkai išsiaiškino, kad kai kurios loginių vartų rūšys, kurios yra pagrindiniai skaitmeninių grandinių blokai, buvo atsparesni problemoms, kurias sukelia į metalą panašūs nanovamzdeliai, nei kiti. Tai paskatino juos sukurti naują grandinės dizainą, pagal kurį pirmenybė teikiama šiems vartams, tuo pačiu sumažinant jautresnių metalinių vartų naudojimą.

Kad išspręstų surišimo problemą, jie padengė vaflį polimeru ir kruopščiai nuplaudavo etapais. Tai pašalino nanovamzdelių gumulėlius, palikdamas monosluoksnį, reikalingą, kad lustas veiktų efektyviausiai.

Kelias į priekį

Lustas, kurį MIT mokslininkai sukūrė naudodami šiuos metodus, gali paleisti paprastą programą, kuri sukuria pranešimą Hello, World. Tačiau jei jie nori išstumti silicio procesorius, anglies nanovamzdelių procesorių galiausiai reikės milijardų tranzistorių, kad jie galėtų paleisti pažangią programinę įrangą.

IBM, kuri prieš kelerius metus teigė, kad iki 2020 m. tikisi, kad anglies nanovamzdelių lustai perimtų silicio lustus, taip pat rengia projektus, susijusius su šia technologija. Tačiau pastangomis iki šiol nepavyko rasti būdo, kaip laboratorijos proveržius paversti praktine gamyba. Nauji pasiekimai daro aiškesnį kelią, kaip tai padaryti. Tikėjimo šuolio nebereikia, sako Shulakeris.

paslėpti