Учёные из Стэнфордского университета создали первый простейший процессор, роль транзисторов в котором играют углеродные нанопроволоки.
Углеродные нанотрубки (УНТ) давно считаются потенциальным заменителем кремниевых транзисторов, так как дают возможность уменьшить размеры электронных деталей, значительно снизить их энергопотребление и объём тепла, которые они выделяют во время работы. Однако до настоящего времени оставалось неясным, смогут ли нанотрубки оправдать все ожидания.
Создать транзистор из УНТ было предложено около 15 лет назад. Однако учёным не удавалось построить из них сложные электронные цепи из-за наличия в трубках большого количества дефектов.
Первая проблема заключалась в получении прямых углеродных нанотрубок, без наличия кривизны любой степени. Со временем учёные смогли вырастить прямыми до 99,5% нанотрубок.
Вторая проблема заключалась в том, что не все нанотрубки работают как транзисторы (т.е. как переключатели) – часть из них действует как обычный металлический проводник тока. Чтобы избавиться от таких нанотрубок, исследователи предприняли следующее. Сначала они выключили в цепи все нанотрубки, работающие как транзисторы. Затем они подали на цепь напряжение, которое нагрело нанотрубки-проводники до такой степени, что они испарились. Это позволило очистить цепь практически от всех нанотрубок-проводников.
Наконец, чтобы исключить возможность появления ошибок в результате наличия кривизны у оставшихся 0,5% трубок, учёные разработали специальный программный алгоритм, который обеспечивает исправную работу цепи вне зависимости от наличия этого дефекта.
Используя совокупность данных методов, исследователи смогли создать процессор со 178 транзисторами, вычислительная мощность которого оказалась примерно сопоставима с мощностью микропроцессора Intel 4004, выпущенного в 1971 г. Он смог выполнять такие задачи, как подсчёт и сортировка чисел. Учёные также продемонстрировали способность чипа выполнять инструкции из набора MIPS.
Таким образом, главное сейчас – то, что учёные из Стэнфордского университета доказали состоятельность идеи использования УНТ вместо транзисторов, открыв новые области для дальнейших исследований.
Комментарии