ТЕХНОКРАТ

НОВОСТИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

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

  • Sony PS3 превратили в ноутбук
    Превращать домашние игровые консоли в компьютеры стало настоящим наваждением для известного энтузиаста Бэна Хэка (Ben Heck). Он уже соорудил ноутбуки из Xbox 360 и Wii. Теперь настал черёд…
  • HIS выпустит PCI версию Radeon X1300
    Современные видеокарты выпускаются с разъемом PCI-E, но кроме этого, для поддержания старых систем, производители делают карты и для AGP-слота. А вот карты для "обычного" PCI уже давно не…
  • Официальный анонс CPU-кулеров Thermaltake NiC Series
    Пресс-служба компании Thermaltake Technology официально объявила о выпуске четырёх процессорных систем активного воздушного охлаждения башенного типа из новой продуктовой линейки NiC…
  • Mouse MS-CH01FV2 - ПК-брелок с системой охлаждения
    Компания Mouse Computer готовит к выпуску мини-компьютер в виде брелока с коннектором HDMI: устройство получило обозначение MS-CH01FV2   В основе новинки - аппаратнаяплатформа Intel…
  • Новые 140-мм вентиляторы премиум-класса от Phanteks
    Компания Phanteks Company пополнила ассортимент своих корпусных вентиляторов двумя 140-миллиметровыми новинками в чёрных рамках с белыми 9-лопастными крыльчатками, которые изготовлены по технологии…

ДРУГИЕ НОВОСТИ

  • Создатель Марио получил награду на CEDEC Awards
    В Японии состоялась церемония награждения CEDEC Awards, сообщает IGN. Главная награда была вручена Сигэру Миямото (Shigeru Miyamoto), создателю игры про итальянского водопроводчика Марио. По словам…
  • Игроков MMORPG Tera ждет глобальное обновление
    Осталось совсем немного времени до конца года, а команда MMORPG Tera решила порадовать своих игроков. Уже 30 декабря пользователи игры смогут увидеть новое глобальное обновление к…
  • Новые беспроводные чипы сэкономят заряд батарейки
    Исследователи Университета Рочестера разработали новую архитектуру для чипов беспроводных модулей связи, которые выгодно отличаются невысоким потреблением питания. По данным исследователей, инновация…
  • Новый Firefox скачали 6 млн человек за 18 часов
    Спустя 18 часов после того, как третью версию интернет-браузера Firefox выложили в интернете для бесплатного скачивания программу загрузили почти 6 млн человек. Разработчики программы могут быть…
  • VGN-UX50 - мобильность нового класса от Sony
    Компания Sony c 27 мая 2006 года начнет продажи мобильного компьютера VGN-UX50 по цене 1511 долларов США. Аппарат отличают малый вес, всего 520 граммов, скромные размеры (150.2×95 -…