Прогресс в технологии производства процессоров из углеродных нанотрубок
Век кремния в вычислительной технике подходит к концу, углеродные нанотрубки готовятся занять его место?
Группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) разработала новый современный микропроцессор из углеродных нанотрубчатых транзисторов, которые широко рассматриваются как более быстрая и экологичная альтернатива их традиционным кремниевым аналогам.
Кремниевые транзисторы десятилетиями применялись в компьютерной индустрии. Она уменьшала их и использовала больше транзисторов в микросхемах каждые несколько лет, чтобы те могли выполнять все более сложные вычисления. Но эксперты предвидят время, когда кремниевые транзисторы нельзя будет уменьшить.
Создание полевых транзисторов из углеродных нанотрубок (CNFET) стало основной целью для создания компьютеров следующего поколения. Исследования показывают, что они обладают свойствами, которые обещают примерно в 10 раз более высокую энергоэффективность и гораздо более высокие скорости по сравнению с кремнием. Однако при изготовлении в масштабе эти транзисторы часто имеют множество дефектов.
Исследователи из Массачусетского технологического института изобрели новые методы для существенного снижения дефектов и обеспечения полного функционального контроля при изготовлении этого типа транзисторов. Они продемонстрировали 16-битный микропроцессор, содержащий более чем 14 000 CNFET, которые выполняют те же задачи, что и коммерческие микропроцессоры.
Cовременный микропроцессор из углеродных нанотрубчатых транзисторов под микроскопом
Изображение: Феличе Франкель/MIT
Подобные углеродные микропроцессоры делаются с использованием тех же самых технологий, которые применяются для изготовлении кремниевых чипов. Это важно, поскольку может способствовать их скорейшему практическому использованию.
«У кремния есть пределы, и если мы хотим продолжать иметь успехи в вычислительной технике, углеродные нанотрубки представляют собой один из наиболее многообещающих способов преодоления этих ограничений» — сказал соавтор Макс М. Шулакер.
Тем не менее новый микропроцессор из углеродных нанотрубок еще не готов заменить кремниевые чипы. Каждый из них имеет ширину около микрометра (1 мкм = 1000 нм), по сравнению с современными кремниевыми транзисторами, которые имеют размеры в десятки нанометров. Каждый транзистор с углеродными нанотрубками в этом прототипе может включаться и выключаться примерно миллион раз в секунду, тогда как кремниевые транзисторы могут мигать миллиарды раз в секунду.
С уменьшение нанотрубчатых транзисторов электричество будет проходить через них с меньшим сопротивлением, что позволит чипам на их основе работать быстрее. Этому также будет способствовать параллельное выравнивание нанотрубок, а не использование случайно ориентированной сетки.
Хотя никто не может сказать, когда микросхемы, сделанные полностью из углеродных нанотрубок, попадут на полки, Макс Шулакер говорит, что это может произойти менее чем через пять лет.
