现有的处理器可以通过用碳纳米管代替硅来提高效率

2020-01-22 19:31:09
导读说实话,摩尔定律——处理器每两年重复一次晶体管计数的倾向——已经完全准确了一段时间。硅的基本特性开始限制了发展,并将大大限制未来的性能增长,然而,随着50年和数十亿美元的投

说实话,摩尔定律——处理器每两年重复一次晶体管计数的倾向——已经完全准确了一段时间。硅的基本特性开始限制了发展,并将大大限制未来的性能增长,然而,随着50年和数十亿美元的投资,任何“超越硅”的技术都可以为明天的计算机供电,这似乎是荒谬的。然而,纳诺也许能做到这一点,通过利用它的能力设计和建造像一个普通的硅片,同时使用碳净理论三倍的性能在三分之一的功率。

纳米开始了生命,就像所有的处理器一样,一个150毫米的晶片,它的图案是由一个普通的芯片工厂雕刻出来的。插入到碳纳米管的溶液中,就像显微镜下的意大利面条一样结合在一起,它重新出现,它的半导电碳纳米管被困在晶体管和逻辑门的图案中,已经蚀刻在上面。然后,它经历了一个叫做“RINSE”的过程,通过选择性剥落去除孵育的纳米管,然后涂上聚合物,然后浸泡在溶剂中。这有将CNT层还原成一个管的作用,去除大的碳纳米管团,这些碳纳米管团在一起比以前的方法有效250倍以上。

CNT处理器面临的挑战之一是难以分离N型和P型晶体管,它们分别是“开”1位和“关”0位和反向。这种差异对于二进制计算是很重要的,为了完善它,研究人员引入了与静电掺杂交叉的金属界面工程。在RINS E后发生,在每个晶体管中加入小铂或钛组分,然后将晶片涂覆在氧化物中,作为密封剂,提高性能。在那之后,纳诺就快完成了。

碳纳米管意大利面

纳米发光的一部分是它克服制造碳纳米管的内在缺陷的能力,这在以前曾是研究人员的障碍。很小一部分碳纳米管具有高浓度的导电金属杂质,迫使晶体管始终打开或关闭,这具有级联效应,可以削弱整个处理器。防止这种情况所需的理论纯度为99.999999%;显然无法实现;因此,研究人员发明了“梦想”,设计了抗金属CNT的弹性。

研究人员观察到,虽然一个不纯的CNT可能会破坏一个逻辑门,如果以另一种方式使用,它可能是无害的。他们设计了软件来预测不纯的碳纳米管什么时候会造成最小的伤害,他们设计了具有这种弹性结构的Nano。“‘梦想’双关语是非常有意的,因为它是梦想的解决方案,”合著者Max Shulaker说。“这样我们就可以从货架上买到(纯度为99.99%)的碳纳米管,然后把它们放到晶片上,然后像正常人一样构建我们的电路,而不需要做其他特别的事情。

由于Nano的晶片由通常用于普通硅处理器的设备制造,运行开源RISC-V指令集,并且使用公开可用的Bluespec软件设计,似乎没有什么能阻止它被放大。支持这项研究的DARPA已经开始在一家实验工厂实施Nano的制造技术。“我们认为,这不再是一个是否,而是何时的问题,”舒拉克说,并补充说,CNT产品可能会在5年内出现在货架上。


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