Czy nanorurki węglowe mogą zastąpić krzem w komputerach?

Cechą charakterystyczną postępu w przemyśle elektronicznym jest możliwość wciskania coraz większej liczby tranzystorów do chipów komputerowych. Jednak w miarę jak wióry stały się gęstsze, trudniej jest wykonać ich najdrobniejsze elementy za pomocą tradycyjnej metody, fotolitografii, w której do wytrawiania wzorów używa się światła. Do 2020 r. najmniejsze cechy chipów mogą wynosić zaledwie pięć nanometrów, w porównaniu z dzisiejszymi 14 nanometrami. Dlatego pomysł zastąpienia krzemu nanorurek, maleńkich cylindrów z atomami węgla, cieszy się od lat 90. XX wieku. Rurki te są mniejsze niż nanometr, co oznacza, że ​​mogą być bardzo gęsto upakowane na chipach. A ponieważ mają niską rezystancję elektryczną, oparte na nich komputery mogą działać lepiej i wymagają mniej energii. Trudno było zwiększyć skalę materiału, aby zastąpić miliardy tranzystorów w dzisiejszej elektronice, co wymaga wyrównania i rozmieszczenia nanorurek w bardzo specyficzny sposób. Jednak kilka laboratoriów i firm nadal uważa, że ​​chipy oparte na nanorurkach zostaną kiedyś skomercjalizowane. Oto aktualizacja ich postępów.

Rendering struktury nanorurki węglowej.

Skalowanie struktur

Zespół badawczy kierowany przez profesorów Stanford Subhasish Mitra i H.-S. Philip Wong pokazał się w Natura w 2013 roku stworzyli pierwszy komputer, którego tranzystory zostały wykonane całkowicie z nanorurek węglowych (patrz The First Carbon Nanotube Computer). Od tego czasu profesorowie ci dokonali pewnych ulepszeń w celu zwiększenia wydajności. Obejmują to, co Wong nazywa żeton wieżowca dwóch ułożonych warstw pamięci zamkniętych między dwoma tranzystorami, co naukowcy pokazali na spotkaniu Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników w grudniu ubiegłego roku. Naukowcy mają również nowa metoda do wytwarzania chipów, co zapewnia gęstość i szybkość przełączania, dzięki czemu są tak dobre, jak krzem.

W ostatnich ACS Nano paper, zespół z University of Wisconsin w Madison, kierowany przez Michaela Arnolda i Padmę Gopalan, zademonstrował metodę tworzenia wysokowydajnych macierzy nanorurek węglowych, co jest od dawna celem naukowców. Zespół wykonał cienką warstwę nanorurek w wodzie. Kiedy naukowcy wyciągnęli podłoże z wody, napięcie powierzchniowe i parowanie spowodowały, że nanorurki ustawiły się na podłożu.

IBM ma nadzieję, że nanorurki węglowe będą mogły być stosowane w komercyjnych tranzystorach do 2020 roku. Aby było to praktyczne, trzeba rozwiązać kilka problemów. Po pierwsze, firmy będą potrzebowały sposobu na wykrycie bardzo niewielkich zmian we właściwościach nanorurek. George Tulevski, członek zespołu nanorurek węglowych IBM, niedawno dokonał przeglądu wyzwań w: ACS Nano .

Pamięć

Jednym z zastosowań nanorurek węglowych, które mogą być bliższe realizacji, może być połączenie ich z tranzystorami krzemowymi w układach pamięci. Firma z Massachusetts, nazwana Nantero, odkłada się na to od 2001 roku. Firma twierdzi, że przeniosła już swoją technologię z laboratorium i przetestowała ją w zakładach produkujących chipy. Zanim pamięć nanorurek będzie mogła zostać wykorzystana w urządzeniach komercyjnych, takich jak telefony czy urządzenia do noszenia, firmy musiałyby zaprojektować dla nich nowe obwody. Nie jest jasne, kiedy może to nastąpić, ale dyrektor generalny i współzałożyciel Nantero Greg Schmergel mówi, że prace są w toku i szacuje, że niektóre projekty obwodów mogą zostać wykonane do przyszłego roku. W zeszłym roku firma poinformowała, że ​​Uniwersytet Chuo w Japonii miał przetestowany technologii i uznał ją za wysoce niezawodną.

Na wynos:

IBM uważa, że ​​technologia może być wystarczająco dojrzała, aby w ciągu kilku lat przenieść się do zakładu produkcji mikroprocesorów. Doprowadziłoby to do kilku kolejnych lat prac rozwojowych, które wiązałyby się z testowaniem bardziej zaawansowanych układów. Następnie produkt może być skomercjalizowany.

Masz duże pytanie? Wyślij sugestie na adres [email protected] .

ukryć