ТЕХНОКРАТ

НОВОСТИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ff34157223fd117c

Полезное

Создан первый работающий компьютер, процессор которого изготовлен из углеродных нанотрубок

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. И, наконец, группе ученых из Стэнфордского университета удалось сделать первый шаг к началу применения углеродных нанотрубок в электронике и вычислительной технике, шаг, 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, новый "нанотрубочный" компьютер выглядит анахронизмом. Его процессор состоит из 178 транзисторов, 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 работает "нанотрубочный" процессор на частоте в 1 КГц, что приблизительно в миллион раз меньше частоты работы процессоров современных смартфонов.
Однако, 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, которая в недалеком будущем, 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. "Металлические" токопроводящие 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 специальные "шаблонные" подложки можно добиться роста параллельных нанотрубок, выровненных в одном определенном направлении. Но, некоторая часть из них обязательно отклонится от общего направления и соединится с соседними нанотрубками, замкнув их электрические цепи.
Первая проблем была решена учеными достаточно элегантно. Через "лес" выращенных 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 просто "вырезали" дефектные 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. Транзисторы "нанотрубочного" процессора обеспечиваю его работу по принципам PMOS-логики, в которой транзистор управляется подачей отрицательного напряжения на управляющий электрод, а его активным состоянием является закрытое состояние.
Но, 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. Тем не менее, "нанотрубочный" процессор на самом низком уровне способен выполнить одну единственную команду SUBNEG (вычитание и переход по указанному адресу, если результат вычитания - отрицательный). Несмотря на это, имея в распоряжении достаточно большое количество памяти, из последовательности команд SUBNEG можно составить алгоритмы вычисления любой сложности.
Конечно, 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 раз, и больше, для того, 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 производить "нанотрубочные" чипы, имеющие одинаковую структуру и характеристики.

КОММЕНТАРИИ

ДРУГИЕ НОВОСТИ РАЗДЕЛА Железо

  • Внешняя видеокарта от SilverStone
    Компания SilverStone выпустила устройство SST-EP06C, представляющее собой компактную внешнюю видеокарту с интерфейсом USB 3.1. Выглядит она как небольшая коробочка с хвостиком длиной 170 мм, который…
  • Wi-Fi через USB
    Компания FEC (Funkwerk Enterprise Communications) анонсировала адаптер с Wi-Fi на USB W-Client USB.11g, ориентированный на пользователей КПК, ноутбуков и смартфонов. Устройство работает с ОС Windows…
  • Intel D103GGV - еще один продукт на стороннем чипсете
    Еще совсем недавно корпорация Intel испытывала острый дефицит чипсетов начального уровня. Из-за этого маркетологи пошли совсем непривычными для себя путями. Во-первых, компания SiS была освобождена…
  • 256 Гб SSD-накопители от Micron
    Компания Micron Technology объявила о намерении в следующем квартале приступить к отгрузкам новых SSD-накопителей, емкостью до 256 Гб, характеризующихся втрое меньшей ценой за гигабайт по сравнению с…
  • 2 Гб miniSD от Toshiba
    Компания Toshiba выпустила новую флэш-карту - miniSD ёмкостью 2 Гб. В продажу новинка поступит во всём мире в середине июня. В комплекте с накопителем должен поставляться адаптер на слот SD. Отметим,…

ДРУГИЕ НОВОСТИ

  • Point of View представила 13,3' планшет Mobii 1325 на Jelly Bean
    На официальном сайте компании Point of View появилось описание планшета Mobii 1325, который оборудован 13,3-дюймовым мультисенсорным TFT-дисплеем (разрешение не уточняется) и управляется операционной…
  • Внешний SSD-драйв Elgato Thunderbolt Drive+ порадует своей скоростью
    К карманным носителям информации с недавних пор относятся уже не только флешки и жесткие диски, но и твердотельные накопители, заключенные в специальные корпуса. от HDD-драйвов внешне они…
  • RV516: все же 90-нм
    Прогнозы относительно характеристик будущих продуктов не всегда оказываются верными на 100%. На то есть множество причин, и не всегда они являются объективными. Недавняя информация о том, что новый…
  • Три новичка в семье телефонов-плееров Motorola ROKR
    Компания Motorola объявила о расширении модельного ряда своих музыкальных сотовых телефонов серии ROKR за счёт выпуска сразу трёх новинок под индексами EM30, EM28 и EM25, выполненных в форм-факторе…
  • Imation купила Memorex
    Компании Imation и Memorex стали одним целым. Первая известна как специалист в области решений для хранения данных (с энергонезависимой памятью, НЖМД, оптические носители), вторая также неплохо…