0

Создан первый работающий компьютер, процессор которого изготовлен из углеродных нанотрубок

 

1
За прошедшие несколько лет мы только и слышали о транзисторах, изготовленных из углеродных нанотрубок, и о прочих чудесах, которые сулит использование этого экзотического материала. Но все, что мы слышали или читали, имело отношение исключительно к области научных исследований, о практическом же применении углеродных нанотрубок ученые говорили, как о далеком будущем, указывая сроки в несколько лет. und, endlich, группе ученых из Стэнфордского университета удалось сделать первый шаг к началу применения углеродных нанотрубок в электронике и вычислительной технике, Schritt, который сможет обеспечить вытеснение кремния с господствующих позиций в этих областях. А этим шагом стало создание первого функционирующего вычислительного устройства с процессором, все элементы которого изготовлены из углеродных нанотрубок.

По сравнению с современными процессорами и компьютерами, новыйнанотрубочныйкомпьютер выглядит анахронизмом. Его процессор состоит из 178 Transistoren, в то время, как кристаллы современных процессоров содержать миллиарды транзисторов. Новый процессор может обрабатывать один бит информации, современные же процессоры являются в большинстве 32- и 64-разрядными, а работаетнанотрубочныйпроцессор на частоте в 1 kHz, что приблизительно в миллион раз меньше частоты работы процессоров современных смартфонов.

jedoch, следует вспомнить, что и электроника на кремниевых транзисторах также проходила именно по такому пути развития, поэтому достижение Стендфордских ученых является важной вехой на пути дальнейшего развития современной электроники, was in naher Zukunft, без сомнений, уйдет от использования кремния. “Это является первым разом в истории науки и техники, когда людям удалось создать работающий компьютер, основанный на технологии, отличной от традиционной CMOS-технологии” – рассказывает Нэреш Шэнбхэг (Naresh Shanbhag), ученый из университета Иллинойса, который вместе со Стэндфордскими учеными принимает участие в работе исследовательского консорциума SONIC.

В своей работе ученым пришлось преодолеть две ключевые проблемы. Углеродные нанотрубки, которые являются основой нового процессора, могут быть выращены с помощью достаточно простого метода химического осаждения углерода из паровой фазы. Но в ходе такого процесса могут быть получены углеродные нанотрубки, обладающие металлическими или полупроводниковыми свойствами. “Металлическиетокопроводящие нанотрубки являются нежелательными, поскольку он действуют как микропроводники, которые могут произвести короткие замыкания в электронной схеме.

Другим камнем преткновения является упорядочивание выращиваемых углеродных нанотрубок. Используя специальныешаблонныеподложки можно добиться роста параллельных нанотрубок, выровненных в одном определенном направлении. aber, некоторая часть из них обязательно отклониться от общего направления и соединится с соседними нанотрубками, замкнув их электрические цепи.

Первая проблем была решена учеными достаточно элегантно. durch “лесвыращенных нанотрубок был пропущен электрический ток достаточно сильной величины. Токопроводящие металлические углеродные нанотрубки разогрелись, окислились и сгорели, превратившись в углекислый газ, а полупроводниковые нанотрубки, через которые не проходил электрический ток, остались в целости и сохранности. Вторая проблема была решена более сложным путем. Для создания микропроцессора была выращена заготовка из нанотрубок, в несколько раз превышающая по размерам будущую электронную схему. Используя метод лазерной микрогравировки и микрорезки, управляемый с помощью сложного алгоритма, основанного на теории графов, исследователи простовырезалидефектные участки заготовки, одновременно формируя структуру будущей электронной схемы.

В результате всех усилий у ученых получился микропроцессор, кардинально отличающийся от современных процессоров, как по структуре, организации, так и по принципам его работы. Transistoren “нанотрубочногопроцессора обеспечиваю его работу по принципам PMOS-логики, в которой транзистор управляется подачей отрицательного напряжения на управляющий электрод, а его активным состоянием является закрытое состояние.

aber, такой микропроцессор способен выполнить все то, что можно ожидать от обычного процессор. Он может работать под управлением операционной системы и обеспечивать многозадачную среду. А в набор его команд входят все 20 основных команд из достаточно распространенного набора инструкций MIPS-архитектуры. Dennoch, “нанотрубочныйпроцессор на самом низком уровне способен выполнить одну единственную команду SUBNEG (вычитание и переход по указанному адресу, если результат вычитания – Negativ). Несмотря на это, имея в распоряжении достаточно большое количество памяти, из последовательности команд SUBNEG можно составить алгоритмы вычисления любой сложности.

natürlich, существует еще масса нерешенных вопросов. В своей работе Стэндфордская команда использовала метод оптической литографии, обеспечивающий разрешающую способность в 1 микрометр, что обусловило большие размеры транзисторов из углеродных нанотрубок, которых поместилось всего 5 экземпляров на одном квадратном микрометре площади. Эта плотность должна быть увеличена в 100-200 Zeit, und mehr, zu, чтобы можно было увеличить скорость работы электронных схем и сделать эффективным с экономической точки зрения весь процесс производства. Еще одним вопросом, который предстоит решить ученым, является вопрос равномерности расположения транзисторов из углеродных нанотрубок, что позволит производитьнанотрубочныечипы, имеющие одинаковую структуру и характеристики.

Hinterlasse eine Antwort

Deine Email-Adresse wird nicht veröffentlicht.