Krzem to podstawowy surowiec do budowy procesorów, ale za jakiś czas jego możliwości technologiczne się skończą i producenci będą musieli sięgnąć po alternatywne materiały półprzewodnikowe. Jednym z następców krzemu mogą być nanorurki węglowe – co prawda technologia ta dopiero raczkuje, ale niedawno naukowcom z Instytutu Technologicznego w Massachusetts (MIT) udało się osiągnąć kolejny kamień milowy w produkcji układów scalonych.
Procesor z nanorurek węglowych
Zespołowi pod przewodnictwem profesora Maxa M. Shulakera udało się wyprodukować procesor składający się z ponad 14 tys. tranzystorów polowych z nanorurkami węglowymi (CNFET) o średnicy 1 mikrona. Co istotne, naukowcy wykorzystali tutaj technologie stosowane przy produkcji tradycyjnych, krzemowych układów.
RV16XNano, bo właśnie o nim mowa, to 16-bitowy układ o taktowaniu 10 kHz (kiloherców) oparty na otwartej architekturze RISC-V. Jednostka mogła wykonywać wszystkie obsługiwane instrukcje, a w celu demonstracji jej potencjału, badacze posłużyli się zmodyfikowaną wersją legendarnego programu „Hello world” - nanorurkowy procesor wypisał hasło „Hello, World! I am RV16XNano, made from CNTs.”
Możliwości układu oczywiście w żaden sposób nie mogą się równać z obecnymi procesorami wykonanymi z krzemu (te wykorzystują miliardy tranzystorów o częstotliwości kilku gigaherców i są produkowane w 14-, 10- lub nawet 7-nanometrowej litografii). Z całą pewnością można jednak mówić o osiągnięciu kamienia milowego. Dla porównania, sześć lat temu zespół Shulakera opracował 1-bitowy procesor z zaledwie 178 tranzystorów CNFET, a pięć lat temu koncern IBM zapowiadał układ składający się z 10 000 tranzystorów CNFET (tylko w teorii, bo mówiono o możliwościach technologicznych).
Kiedy procesory z nanorurek węglowych?
Tranzystory z nanorurek węglowych mogą pracować z dużo wyższymi częstotliwościami niż te z krzemu, a przy tym cechują się 10-krotnie lepszą efektywnością energetyczną. Niestety, produkcja nanorurkowych tranzystorów na dużą skalę jest problematyczna – trudno uzyskać materiał o bardzo dużej skali czystości (dla zaawansowanych obwodów ideałem jest tutaj nierealne 99,999999%), więc często mają one wady i w efekcie stają się bezużyteczne. Naukowcom z MIT udało się jednak opracować nowe techniki produkcji, co pozwoliło obniżyć rygor czystości (do „zaledwie” 99,99%) i w znacznym stopniu poprawiło uzysk produkcji układów. Szczegóły techniczne produkcji nawet opisano w artykule prestiżowego czasopisma Nature.
Naukowcy chwalą się, że RV16XNano to najbardziej zaawansowany układ wykonany w nadchodzącej nanotechnologii, która pozwoli opracować dużo wydajniejsze i energooszczędne komputery. Na tę chwilę trudno powiedzieć kiedy procesory w całości wykonane z nanorurek węglowych trafią do sprzedaży, ale według szacunków Shulakera (bardzo optymistycznych) może stać się to w ciągu najbliższych pięciu lat. Zainteresowanych tematem odsyłamy do artykułu na stronie Instytutu Technologicznego w Massachusetts.
Źródło: MIT
