Nanotube Computer каже "Привіт, світ!

Дослідники конструюють перший комп'ютер із понад 14 000 нанотрубних транзисторів

Дослідники розробили нанотрубний комп'ютер, який вперше досягає показників, порівнянних із кремнієвим чіпом. © HG: adventur / iStock
читати вголос

Трубки як комп’ютер: Дослідники вперше сконструювали комп'ютер із мільйонів нанотрубок. За даними дослідників Nature, RV16X-NANO має понад 14 000 нанотрубних транзисторів - найбільший на сьогоднішній день комп'ютер на основі неорганічного кремнію. "Звіт. Незважаючи на незвичний матеріал, обчислює цей комп'ютер, але так само, як і звичайні мікропроцесори.

Електронні компоненти та мікросхеми стають меншими та потужнішими. Однак класична кремнієва технологія незабаром досягає своїх меж, оскільки способи виробництва, а також квантово-фізичні руйнівні ефекти не дозволяють подальше мініатюризацію. Дослідники вже деякий час шукають альтернативи - наприклад, у вигляді компонентів, виготовлених з графену або дисульфіду молібдену. Також були розроблені транзистори та комплектуючі комп'ютери з вуглецевих нанотрубок.

"Але, як і у всіх нових нанотехнологій, між цими дрібномасштабними демонстраторами та сучасними комп'ютерними системами був великий розрив з тисячами до мільярдів польових транзисторів", - пояснюють Gage Hills Массачусетського технологічного інституту (MIT) та його колеги.

Мікропроцесор, виготовлений з нанотрубних транзисторів. Felice Frankel / MIT

Перший чіп з нанотрубок у "Кремнієвій лізі"

Ці прогалини тепер подолали Хіллса та його команду. Тому що вперше вони побудували комп’ютер, який повністю складається з нанотрубок, але порівняно за функцією та роботою з процесором кремнію Siliziumlteren. Хрещений комп'ютер Nanotube RV16X-NANO настільки ж потужний, як процесор Intel 80386, представлений у комп’ютерному чіпі 1985 року. Калькулятор Nanotube виконує 32-розрядні інструкції, може запускати складені програми та має всі компоненти класичної архітектури мікрочіпів, повідомляють дослідники.

Перша програма, яку Хіллз та його команда запустили на своїй машині Nanotube, є однією з найвідоміших в історії комп’ютерів, із повідомленням "Hello World!". Ця програма була розроблена на початку 1970-х років і досі вважається класичним тестом на функціональність комп'ютера. дисплей

Від трубних "спагетті" до функціонуючих транзисторів

Хрещений калькулятор RV16X-NANO складається з більш ніж десяти мільйонів вуглецевих нанотрубок, які стали напівпровідниками завдяки внеску оксиду металів. Ці нанотрубки відкладалися дослідниками спочатку безладно на напівпровідникові пластини як підкладку. Однак нанотрубки, зім'яті, як спагетті, іноді утворюють грудочки, що перешкоджають їх подальшій функції. Вони були усунені за допомогою нещодавно розробленої процедури.

Потім дослідники додали оксиди металів до вуглецевих нанотрубок, щоб зробити їх напівпровідниками і, таким чином, будівельними блоками транзисторів. "Енергоефективна архітектура CMOS вимагає як n-, так і p-легованих нанотрубок з керованими властивостями", - пояснюють Хіллз та його команда. Вони досягли цього за допомогою просторово точно контрольованого осадження оксидів. Це створило понад 14 000 нанотрубних транзисторів, які разом утворюють 16-бітний процесор.

Вид крупним планом нанотрубних транзисторів. Shulaker та ін. / MIT

"Важливий прогрес"

"Це найбільша електрична система CMOS, коли-небудь виготовлена ​​з нанотехнологій за межами кремнію", - кажуть дослідники. "Ця робота, таким чином, демонструє життєздатний шлях до практичних електронних систем на основі не кремнію". Весь виробничий процес нанотрубкового комп'ютера базується на методах та принципах проектування, які вже добре відомі та встановлені в електронній галузі, пояснюють Хіллз та його команда.

Франц Креупл з Мюнхенського університету бачить новий калькулятор нанотрубок як рубіж і важливий прогрес. "Це значне досягнення, яке торкається багатьох дослідницьких тем", - написав ІТ-дослідник у супровідному коментарі. "Поки команда не зможе подумати про запуск комп’ютера" Нанотрубка ", однак, все ще потрібні певні зусилля". Крім усього іншого, щільність нанотрубок повинна бути ще більше збільшена, а їх довжина зменшена, щоб зробити комп'ютер швидшим. (Природа, 2019; doi: 10.1038 / s41586-019-1493-8)

Джерело: Природа

- Надя Подбрегар