Пристрій, який включає операційну систему і здатний виконувати багатозадачність, може бути перспективною альтернативою кремнію у виробництві комп'ютерів майбутнього

Пов’язані новини

У пошуках нових матеріалів для заміни кремнію для створення більш ефективного електронного обладнання, інженерам Стенфордського університету (США) вперше вдалося побудувати комп'ютер, повністю виготовлений із вуглецевих нанотрубкових транзисторів (CNT, його абревіатура англійською мовою).

комп

Це все ще дуже базовий пристрій, але він включає операційну систему і здатний запускати кілька програм одночасно

Автори проекту, результати якого опубліковані в останньому випуску журналу Nature, зазначають, що цей прорив завершує багаторічні зусилля вчених усього світу, щоб скористатися цим перспективним, але унікальним матеріалом.

Як пояснює SINC Макс Шулакер, провідний автор роботи, "вуглецеві нанотрубки представляють важливий прогрес у порівнянні з нинішніми кремнієвими транзисторами, і ми передбачаємо значні покращення як у продуктивності, так і в енергоефективності".

Тонше волосся

Вуглецеві нанотрубки - це довгі ланцюги атомів, які надзвичайно ефективно проводять і контролюють електрику. "Вони настільки худі, що тисячі з них можуть поміститися один до одного в людському волоссі і вимагатимуть дуже мало енергії, щоб їх вимкнути", - говорить він.

Шулак додає, що робота показує, що можна виготовляти вуглецеві нанотрубки, хоча ця технологія все ще має невід'ємні недоліки. "Однак нам вдалося подолати ці перешкоди і представити найдосконалішу систему на основі вуглецю на сьогодні", - наголошує він.

Серед труднощів роботи з цим матеріалом варто зазначити, що вуглецеві нанотрубки не ростуть паралельно, як того хотіли б виробники чіпів. Інша проблема полягає в тому, що частина цих нанотрубок може в підсумку поводитися як металеві кабелі, які завжди проводять електрику, замість того, щоб поводитися як напівпровідники, які можна вимкнути, йдеться у заяві Стенфордського університету.

Щоб подолати ці перешкоди, команда виконала проект, який він назвав "недосконалістю імунітету", який складався з усунення нанотрубок, які поводились як кабелі. Потім він вимкнув усі «хороші» УНТ і прокачав напівпровідникову ланцюг, повну електрики.

Вся ця електроенергія була зосереджена в металевих нанотрубках, які стали настільки гарячими, що вони згоряли і буквально випаровувались на вуглекислий газ. "Ця складна техніка усунула з ланцюга всі металеві УНТ", - вказують ці джерела.

"Уникнення зміщених нанотрубок вимагало ще більшої витонченості", - зазначають автори. Для цього дослідники створили потужний алгоритм, який складає схему схеми та гарантує, що вона працює незалежно від того, скручені чи ні нанотутбоси.

Інженери використовували цей недосконалий дизайн, щоб зібрати базовий комп'ютер із 178 транзисторами, обмеження, яке прийшло завдяки використанню університетських потужностей, а не промисловому виробничому процесу, уточнюють вони.

Підрахувати та замовити номери

Комп’ютер міг виконувати такі завдання, як підрахунок і впорядкування чисел. Крім того, він включає базову операційну систему, яка дозволяє здійснювати обмін цими процесами. Щоб показати свій потенціал, дослідники довели, що пристрій також може виконувати комерційну інструкцію під назвою MIPS (мікропроцесор без блокованих трубопроводних ступенів), розроблену на початку 1980-х років Джоном Хеннессі, інженером і чинним президентом університету.

У свою чергу, Франц Кройпль, дослідник гібридних електронних систем Мюнхенського університету (Німеччина) та автор огляду проекту, який також був опублікований у Nature, вказує, що як теоретичні, так і експериментальні роботи "показали, що вуглецеві нанотрубки є найбільш енергоефективними електронними вимикачами з масштабованістю значно нижче 10 нанометрів ".

На його думку, робота Шулакера та його команди є дуже цінною, оскільки їм вдалося подолати труднощі роботи з вуглецевими нанотрубками та побудувати перший функціональний комп'ютер із цим новим матеріалом, що з'являється, "набагато перевершуючим у цьому застосуванні конкуренти, як графен ".

На закінчення автори роботи зазначають, що демонстрація нового пристрою підтверджує, що вуглецеві нанотрубки є здійсненною технологією для розробки наступного покоління високоефективних електронних систем.