Procesory

Z grafenu powstaną 1 THz układy

opublikowano przez Damian Szymański w dniu 2010-09-06

Krzem, wykorzystywany obecnie przy produkcji układów scalonych, w przyszłości prawdopodobnie zostanie zastąpiony przez grafen. Pozwoli to osiągać częstotliwość nawet 1 THz!

  Warto przeczytać:
 

Nie od dziś wiadomo, że dni stosowania krzemu do produkcji wszelkiej maści układów scalonych są już policzone, technologia zakładająca wykorzystywanie krzemu jest już wyeksploatowana w niemalże maksymalnym stopniu. Jednak ciągła ewolucja, dążenie do miniaturyzacji, a co za tym idzie ciągłe zmniejszanie procesu technologicznego, w którym są wytwarzane układy scalone, zaczyna osiągać kres swoich możliwości. Niedługo więc, aby pchnąć do przodu rozwój nowych technologii i przyśpieszyć miniaturyzację urządzeń, trzeba będzie znaleźć alternatywę dla wszechobecnego już krzemu. Nie dziwi więc fakt ostatniego bumu na badania nad nowymi substancjami. I nie chodzi tutaj jedynie o laboratoria branżowych gigantów czyli IBMa, AMD czy Intela, ale do badań włącza się również coraz więcej mniejszych uniwersyteckich laboratoriów. Koniec końców, era krzemu chyli się powoli ku upadkowi, a jednym z głównych faworytów do jego zastąpienia wydaje się być grafen.

Kilka miesięcy temu świat obiegła wieść o stworzeniu przez koncern IBM tranzystora wykonanego z grafenu, mogącego pracować z częstotliwością wynoszącą aż 100 GHz! Co prawda taktowanie robi wrażenie, jednakże naukowcy z kalifornijskiego Uniwersytetu w Los Angeles zauważyli pewne ograniczenia. Wspomniane ograniczenie powoduje struktura grafenu, która umożliwia bezproblemowy przepływ ładunku elektrycznego, jednak budowa wspomnianego już tranzystora opracowana przez IBM znacząco hamują drzemiący w nim potencjał. Otóż największy problem tkwi w budowie bramki tranzystora oraz wykonania drenu - który tak samo jak bramka był wykonywany z metalowych elektrod.

Tak wygląda prawdopodobny następca krzemu - grafen

Badacze z kalifornijskiego uniwersytetu, przedstawili więc projekt jego alternatywnej budowy w której zamiast ograniczających potencjał tranzystora rozwiązań zastosowano wykonany z krzemku kobaltu, pokryty cienką warstwą izolującą z tlenku aluminium i z domieszką stopu tytanu i złota, nanoprzewód. Ze stopu złota i platyny wykonano również niezbyt optymalnie pracujący dren tranzystora. Dodatkowo w celu całkowitego wyeliminowania miejsc mogących być źródłem przebić elektryczności do głównego kanału tranzystora oprócz tzw. bramki wykorzystano platynową warstwę ochronną połączoną z grafenem. Jednak i tak skonstruowany układ ma swoje wady, gdyż wielkość tranzystora musi być średnicą zastosowanego nanoprzewodu, który w stworzonych na potrzeby badań inżynieryjnych samplach był wykonywany wielkości od 300 do 100 nm.

Jak się okazuje, przy 120 nanometrach udało się osiągnąć częstotliwość układu wynoszącą 300 GHz - czyli trzy razy więcej niż w przypadku rozwiązania giganta IBM. Jak jednak zapewniają naukowcy, dalsze zmniejszanie średnicy nanoprzewodu ma zaowocować możliwością osiągania jeszcze wyższych częstotliwości. W planach jest już wykonanie próbki wytworzonej w technologii 50 nm, która ma pozwolić osiągnąć gigantyczną częstotliwość rzędu 1 THz!

Niestety rozwiązanie zaprezentowane przez uczonych z kalifornijskiego uniwersytetu nie zyskało aprobaty wielkich koncernów, gdyż wdrożenie jego do masowej produkcji byłoby bardzo kosztowne. A głównymi kosztami byłoby przystosowanie linii produkcyjnych do tego typu technologii. Mimo znacząco większych zalet, rozwiązania laborantów z Kalifornii, IBM na razie nie zamierza z niego korzystać, bowiem pragnie skupić się na rozwoju badań nad własną metodą produkcji układów z grafenu. Która jak się okazuje od tej stosowanej w przypadku standardowych układów krzemowych różni się jedynie wymianą krzemu na grafen.

Niewątpliwie w grafenie tkwi ogromny potencjał, pytanie tylko kiedy zacznie być wykorzystywany na masową skalę?

Źródło: Bit Tech, Spectrum

Polecamy artykuły:    
GeForce GTX 480 vs Radeon 5970 – pojedynek! Eee Keyboard PC - komputer w klawiaturze GamesCom 2010: najciekawsze nowości i gry
marketplace

Komentarze

68
Zaloguj się, żeby skomentować
avatar
Dodaj
Komentowanie dostępne jest tylko dla zarejestrowanych użytkowników serwisu.
  • avatar
    Wygląda dziwnie, ale jest poprawny. Czyt. "(...) jednoterahercowe układy".
    A tak poza tym to nie spieszcie się tak, kolego xprisie:) Zjedliście przecinki przed "a", "w którym" i gdzie indziej, poza tym "wywarzane", "t.j", "stożeniu", "z do mieszkiem", "było by"... Rozumiem jedną literówkę czy zjedzony przecinek na jeden akapit, ale nie w co drugim niemal zdaniu. A, "sample" w polszczyźnie to najwyżej odnoszą się póki co do robienia muzyki, nie do "próbek inżynieryjnych".
    Zaloguj się
  • avatar
    tytuł newsa tak jakoś nie po polsku :)
    Zaloguj się
  • avatar
    Przy takim procesorze karta graficzna już nie będzie ograniczona :)
    Zaloguj się
  • avatar
    Ładnie ciekawe jak by pracowały 4 rdzenie 300GHz
  • avatar
    news z przed ponad trzech lat:

    http://www.benchmark.pl/aktualnosci/Grafen_moze_zastapic_krzem-8.html
  • avatar
    Przyjemnie się o tym czyta i istotne jest to, że są jeszcze na tym świecie ludzie, którzy chcą iść z postępem technologicznym. W mojej opinii, raczej tak szybko do tej zamiany z krzemu na grafen nie dojdzie - przynajmniej przez bitych kilka, o ile nie kilkanaście lat (sick!). Pożyjemy, zobaczymy.... Tymczasem, należy życzyć sukcesów w badaniach nad autorskimi opracowaniami.
  • avatar
    spokojnie, zasady marketingu nie pozwola na tak gwaltowna rewolucje, zamiast tego bedzie postepujaca malymi kroczkami ewolucja na ktorej bedzi mozna zarobic. rewolucja sie nie oplaca po prostu ;)
    Zaloguj się
  • avatar
    uwierzę jak zobaczę na własne oczy
  • avatar
    Przeciez jeszcze krzemu w 100% nie wykorzystano:)
    500GHz na krzemie w niskiej temperaturze i 300+ w pokojowej:
    http://www.pcworld.pl/artykuly/56283/Krzem.na.wieki.html
  • avatar
    Ciekawe jak by na tym Crysis chodził :P
    Zaloguj się
  • avatar
    Platyna, tytan, złoto.. Drogie to się zapowiada :/
  • avatar
    Wszystko ładnie i pięknie, ale jak już ktoś wspomniał wyżej, nikt nie pozwoli na taki skok wydajności, odebrałoby to lwią część zysków uzyskanych przez ulepszanie technologii małymi kroczkami. Pojawia się też pytanie czym chłodzić układ pracujący na 1THz ? :D może wrzucić na stałe do ciekłego azotu, najlepiej magicznego niekończącego się źródła ;] No chyba, że grafen się nie grzeje zbytnio.
    Zaloguj się
  • avatar
    KUBEŁ Zimnej Wody.

    Układ o ktorym mowa to 1 tranzystor. Jakby zbudowali caly procesor bylby kilkanascie(kilkaset) razy wolniejszy.
    Zaloguj się
  • avatar
    To jest lepsze http://tech.wp.pl/kat,1009779,title,Polski-krysztal-ktory-zmieni-swiat,wid,12617389,wiadomosc.html?ticaid=1ad6d&_ticrsn=3
    Zaloguj się
  • avatar
    W jaki sposób Twoim zdaniem chrześcijaństwo opóźnia rozwój technologiczny?
    Zaloguj się
  • avatar
    Tak jak kilka lat temu była to kwestia lat tak dalej jest to kwestia lat ;)

    No i jaka byłaby różnica cenowa między krzemem a grafenem? Pewnie taka jak między aluminium a srebrem.
  • avatar
    Panowie, panowie, nawet jakby ktoś założył, że da się wyprodukować proceror z taktowaniem powiedzmy 100 GHz to pewnie znalazłyby się w mig aplikacje zabijające taką wydajność. Pojawiłby się nowy Windows 9 na 80 GHz procesory, gdzie proces sv_zajebistyhost zajmowałby 50% czasu procesora lub jakieś odtwarzacze WMP z nowym interaktywnym menu, które renderowałoby się w 4D i zjadało procka :).
    Zaloguj się
  • avatar
    A co z ciepłem? Porównanie by się przydało. Krzem wiemy jak się grzeje, a grafen?
    Zaloguj się
  • avatar
    Z tego co wiem, to produkcja grafenu jest bardzo, bardzo kosztownym przedsięwzięciem. Słyszałem, że pracują nad metodą taniej masowej produkcji, ale nie wiem jak im to wychodzi.
    Zaloguj się
  • avatar
    Bardzo ciekawy artykuł, jestem ciekaw jak potoczą się dalsze plany z tworzeniem tranzystorów z grafenu i ciekawe ile im zajmie stworzenie pierwszego CPU ^^
  • avatar
    Im szybciej tym lepiej... ciekawe czy mają w planach materiał który zastąpi grafen
  • avatar
    1THz -> długość cyklu zegarowego ~= 0.3 mm, więc prędkość światła daje opóźnienia rzędu tysięcy cykli na komunikacji z RAM i dziesiątek tysięcy cykli na komunikację z kartami rozszerzeń. Czyli coś jakby zamiast np. GG używać Poczty Polskiej :->

    Bez kilkudziesięciu a nawet kilkuset MB cache L3 na procku to nie ma szans działać choćby w przybliżeniu tak dobrze jak by się mogło wydawać, aczkolwiek w szczególnych zastosowaniach (procki w komórkach i innych urządzeniach mobilnych, sprzętowe dekodery itp.) może być zarąbiste i nie za bardzo się grzać.

    Pamiętam czasy, kiedy na dwukrotnie szybszy procek wystarczyło poczekać ze 2 lata. Od paru lat mamy na półkach coraz tańsze ~3GHz i nawet na 6GHz (bez egzotycznego chłodzenia) przyjdzie jeszcze parę lat poczekać.
    Zaloguj się
  • avatar
    a czy przypadkiem 1TB= 1000Gb a nie 100??
  • avatar
    Wiecie jak wyprodukować grafen? Nie wiecie?
    Powiem wam - bierzecie grafit, przyklejacie na niego taśmę klejącą, po czym zrywacie taśmę klejącą i macie przyklejony na taśmie grafen. Grafen czyli warstwę grafitu.

    Niebieskie Lasery. Już firmy są - mają zyski. Tyle, że nie sprzedają tych laserów bylekomu. Po pierwsze są to lasery dużej mocy. Po drugie o ekstremalnej trwałości (>10lat).

    Są idealne do prowadzenia badań naukowych i innych zastosowań - np w wojsku i lotnictwie.

    Dlaczego w blueray nie ma tych laserów? A kogo obchodzi to, że laser po 5 latach będzie do wymiany? Klient zapłaci - marketing.
  • avatar
    Jako ciekawostkę tu macie coś o procesorach magnetycznych: http://www.chip.pl/artykuly/archiwum/2005/11/magnes-i-bity

    Informacje sprzed 4-5 lat. I cisza... Podobno miały nie wydzielać ciepła, być szybsze i niedrogie.
    Czy ktoś wie co się z nimi stało?
  • avatar
    Niech chociaż zrobią te 10 GHz to już będzie coś.