211service.com
Sudėtingi integriniai grandynai, pagaminti iš anglies nanovamzdelių
Pirmosios trimatės anglies nanovamzdelių grandinės, kurias sukūrė Stanfordo universiteto mokslininkai, gali būti svarbus žingsnis kuriant nanovamzdelių kompiuterius, kurie galėtų būti greitesni ir naudoti mažiau energijos nei šiandieniniai silicio lustai. Tokiam kompiuteriui dar mažiausiai 10 metų, tačiau Stanfordo darbas rodo, kad naudojant anglies nanovamzdelius įmanoma sukurti sukrautas grandines. Sudėtinės grandinės tam tikroje srityje pripildo daugiau apdorojimo galios, be to, geriau išsklaido panaudotą šilumą.
Anglies grandinė: Ši anglies nanovamzdelio grandinė, kuri yra atminties elementas, yra vienas iš daugelio galimų konstrukcijų, kurias galima sukurti naudojant naujus metodus.
Neseniai atliktas IBM tyrimas parodė, kad esant tam tikram bendram energijos suvartojimui, grandinė, pagaminta iš anglies nanovamzdelių, yra penkis kartus greitesnė nei silicio grandinė. Silicio tranzistorius galime daryti vis mažesnius, tačiau esant itin mažiems matmenims, jie neberodo norimo našumo, sako Zhihong Chen, anglies technologijos vadovas. IBM Watson tyrimų centras . Ieškome alternatyvių medžiagų, kurias būtų galima pritaikyti agresyviau, bet vis tiek išlaikyti įrenginio našumą.
Tyrėjai labai sėkmingai gamino vieną nanovamzdelio tranzistorius laboratorijoje, tačiau buvo sunku juos išplėsti, kad būtų sudarytos sudėtingos grandinės, nes neįmanoma kontroliuoti kiekvieno nanovamzdelio kokybės. Stenfordo trasos projektai, kurie buvo pristatyti praėjusią savaitę Tarptautinis elektroninių prietaisų susitikimas Baltimorėje leidžia sukurti sudėtingesnes nanovamzdelių grandines, nepaisant medžiagos apribojimų.
Kai susiduriame su daugybe nanoskalės komponentų, negalime reikalauti, kad viskas būtų tobula, sako H.-S. Filipas Wongas , elektros inžinerijos profesorius Stanforde. Kai Stanfordo mokslininkai augina nanovamzdelių matricas, kad sukurtų grandines, jie gauna puslaidininkių nanovamzdelių ir metalinių nanovamzdelių mišinį, kuris sukels elektros trumpus, jei jie nebus pašalinti. Kai kurie nanovamzdeliai auga tiesiomis linijomis, tačiau kai kurie yra vingiuoti, todėl juos taip pat reikia apdirbti. Kol chemikai dirba tiesių grynų nanovamzdelių auginimo metodais, Stanfordo mokslininkų klausimas, Wongas, yra toks: kaip tai sušvelninti ir užtikrinti, kad sistema vis dar veikia?
Atsakymas yra atsižvelgti į medžiagų apribojimus grandinės projektuose. Turime rasti būdą, kaip sukurti naudojant metalinius nanovamzdelius, kad jie nesukeltų problemų, sako Subhašišas Mitra , elektros inžinerijos ir informatikos profesorius Stanforde. Stanfordo grupė pirmiausia sukuria tai, ką Mitra vadina kvailu išdėstymu. Naudodami antspaudą, mokslininkai perkelia plokščią, išlygintą anglies nanovamzdelių masyvą, išaugintą ant kvarco pagrindo, į silicio plokštelę. Tada jie padengia nanovamzdelius metaliniais elektrodais. Plokštelės paviršiuje, tarp silicio ir nanovamzdelių, yra izoliacinis sluoksnis, kuris veikia kaip užpakaliniai vartai, leidžiantys tyrėjams išjungti puslaidininkius nanovamzdelius prieš naudojant metalinius elektrodus metaliniams nanovamzdeliams sudeginti elektros srove. . Pridedami viršutiniai vartai, kurie yra raštuoti taip, kad nesijungtų su jokiais netinkamai suderintais vamzdžiais. Tada grandinės išgraviruojamos, kad būtų pašalinti metaliniai elektrodai, kurie nereikalingi galutiniam grandinės dizainui.
Norėdami sukurti trimatę grandinę, mokslininkai tiesiog pakartoja štampavimo ir elektrodų auginimo procedūras, kad sukrautų tiek sluoksnių, kiek reikia prieš galutinį ėsdinimo procesą. Nanovamzdelių štampavimo procesas, kurį Stanfordo grupė pirmą kartą pademonstravo praėjusiais metais, yra labai svarbus kuriant sukrautus sluoksnius, nes jį galima atlikti esant žemai temperatūrai, kuri neištirpsta apatiniuose sluoksniuose esančių metalinių elektrinių kontaktų.
Kol medžiagų mokslininkai vis dar dirba, kaip auginti anglies nanovamzdelių partijas, kuriose kiekvienas yra puslaidininkis, Stanfordo grupė sprendžia šią problemą. Užuot deginę po vieną vamzdelį, jie tai daro grandinės lygiu, tada sumaniai suprojektuoja grandines, kad apeitų perdegusius vamzdelius, sako IBM Chen.
Jie pademonstravo mažas, paprastas grandines, tokias kaip septintojo dešimtmečio viduryje su siliciu. Šekharas Borkaras , „Intel“ bendradarbis ir bendrovės mikroprocesorių technologijų laboratorijos direktorius. Stanfordo grupė sukūrė, pavyzdžiui, paprastą skaičiuotuvą, kuris gali pridėti ir išsaugoti skaičius.
Šiuo metu Stanfordo grupė stengiasi sukurti vis sudėtingesnius integrinius grandynus. Kalbant apie sudėtingumą, anglies nanovamzdelių kliūtis iš esmės nėra, sako Mitra. Tačiau materialinės kliūtys išlieka. Stanfordo nanovamzdelių matricos yra vienos iš tankiausių kada nors pagamintų – 5–10 nanovamzdelių viename mikrometre, tačiau to nepakanka. Mums reikia 100 nanovamzdelių viename mikrometre, kad gautume tikrai gerą našumą, sako Wongas.