Фото: phys.org
Ученые из Стэнфорда создали первый в мире процессор из углеродных трубок
Ученые из Стэнфордского университета создали первый в мире процессор, который состоит из углеродных трубок.
Исследователи полагают, что новый материал вскоре сможет
заменить традиционные кремниевые транзисторы.
Углеродные нанотрубки (УНТ) давно считаются потенциальным
заменителем кремниевых транзисторов, так как они могут позволить продолжить
уменьшать размеры электронных деталей, значительно снизить их энергопотребление
и объем тепла, которые они выделяют во время работы. Однако до настоящего
времени оставалось неясным, смогут ли нанотрубки оправдать возложенные на них
ожидания.
В ходе своей работы ученые сделали две важные вещи.
Во-первых, они разработали процесс производства УНТ, пригодных для создания
электронных схем. Во-вторых, они построили эффективную цепь, на примере которой
показали, что УНТ вполне могут быть использованы для вычислений.
Первой проблемой, которую предстояло решить стэнфордским
ученым, было избежание кривизны любой степени при создании прямых углеродных
нанотрубок. Суть в том, что если некоторые из присутствующих в микросхеме
нанотрубок будут кривыми, то это приведет к ошибкам в работе всей системы. Со
временем ученые научились выращивать прямыми до 99,5% нанотрубок.
Вторая проблема заключалась в том, что не все нанотрубки
работают как транзисторы - часть из них действует как обычный металлический
проводник тока. Чтобы избавиться от этого эффекта, ученые сначала выключили в
цепи все нанотрубки, работающие как транзисторы. Затем они подали на цепь
напряжение, которое нагрело нанотрубки-проводники до такой степени, что они
испарились. Это позволило очистить цепь практически от всех
нанотрубок-проводников.
Наконец, чтобы исключить возможность появления ошибок в
результате наличия кривизны у оставшихся 0,5% трубок, ученые разработали
специальный программный алгоритм, который обеспечивает исправную работу цепи
вне зависимости от наличия этого дефекта.
В итоге исследователи смогли создать процессор со 178
транзисторами, вычислительная мощность которого оказалась сопоставима с
мощностью микропроцессора Intel 4004, выпущенного в 1971 г. Он смог выполнять
такие задачи, как подсчет и сортировка чисел. Ученые также продемонстрировали
способность чипа выполнять инструкций из набора MIPS.
Ранее физики из Европы и США создали первую в мире квантовую сеть, позволяющую обмениваться защищенной информацией в локальной сети.
Источник: Phys.org