Věda | Čipy | Nanotechnologie

První programovatelný procesor z uhlíkových nanotrubic je na světě. Přináší technologie s trojrozměrnou konstrukcí

  • Vědci vytvořili první programovatelný procesor z uhlíkových nanotrubic
  • Jedná se o 16bitový čip s 15 tisíci tranzistory
  • Nová technologie umožní snadnější výrobu trojrozměrné konstrukce a spojení v čipu
První programovatelný procesor z uhlíkových nanotrubic je na světě. Přináší technologie s trojrozměrnou konstrukcí

Vědci z Analog Devices a MIT představili první programovatelný procesor, který je vyroben pomocí uhlíkových nanotrubic. Jedná se o velký skok z pohledu technologie i architektury a otevírá to nové možnosti, kam se může posouvat vylepšování čipů, které používáme v elektronických zařízeních.

Uhlíkové nanotrubice jsou vytvořené z uhlíku a pyšní se mnoha výjimečnými vlastnosti. V rámci jejich rozměrů, které jsou v průměru od 1 nm až 100 nm poskytují výborné vodivé vlastnosti s minimálním odporem. A právě to je důležité v elektronice, obzvláště se současnou miniaturizací. Uhlíkové nanotrubice použité pro stavbu procesoru mají ale i další výhody.

RV16X-NANO: milník s architekturou RISC-V

Nový procesor z uhlíkových nanotrubic nese označení RV16X-NANO a jedná se o 16bitový čip (zpracuje 16bitová data a 32bitové instrukce) s logikou CMOS, který je tvořen celkem 15 tisíci tranzistory. Vědci při jeho vývoji vsadili už na novou open source architekturu RISC-V, od které se do budoucna čeká velká revoluce v čipech z pohledu byznysu a licencí, protože je zcela zdarma. Například ARM funguje na bázi licenčních poplatků a je to pro něj přímá hrozba.

Klepněte pro větší obrázek
Detail struktury čipu z uhlákových nanotrubic

Procesor je oproti minulým pokusům velkým skokem vpřed, protože v roce 2013 vědci dokázali vyrobit z uhlíkových nanotrubic pouze jednobitový čip s 178 tranzistory.

Technologie uhlíkových nanotrubic přináší mnohem snazší výrobu vícevrstvých konstrukcí a propojení, což je důležité do budoucna. Je to navíc i vlastnost, díky které by mohl výkon čipů z uhlíkových nanotrubic velmi rychle dohnat a rovněž předehnat současné čipy vyrobené z křemíku.

Výzvy při výrobě

Aby se vědcům podařilo tento čip vyrobit, čekalo je několik těžkých úkolů. Prvním bylo rovnoměrné rozložení uhlákových nanotrubic na křemíkovém waferu. Aby bylo možné vytvořit tranzistory, nesměly nikde vznikat shluky nanotrubic. To se podařilo vyřešit pomocí nástřiku nanotrubic speciální fotorezistivní sloučeninou, která byla posléze očištěna a vzala s sebou i nechtěné shluky nanotrubic.

Klepněte pro větší obrázek
K výrobě se používaíjí stejné postupy jako u křemíkových čipů

Dalším problémem byla čistota uhlíkových nanotrubic, protože tranzistory z uhlíkových nanotrubic jsou ve formě kovu a polovodičů. Pro použití v logických branách je ale nutné používat pouze polovodičový druh. V rámci běžné komerční výroby lze získat polovodičové uhlíkové nanotrubice s čistotou 99,99 % a zbylých 0,01 pak tvoří zmíněné kovové formy. Aby bylo možné vyrobit funkční procesor typu RV16X-NANO, musela by se čistota pohybovat v řádu 99,999999 %. Aby vědci obešli tento problém, přizpůsobili architekturu logických bran tak, aby se snížil šum signálu vytvořený zmíněnou nečistotou.

Třetím průlomem, který umožnil stavbu takového čipu, byla efektivní výroba dvou typů tranzistorů pro CMOS logiku - NMOS a PMOS tranzistorů. Řešením bylo elektrostatické obohacování nanotrubic.

Na trhu do pěti let

Cílem jsou nejen další optimalizace, ale především přechod na hromadnou výrobu. S tím teď týmu pomáhá i program od americké DARPA, díky kterému mají přístup ke klasické lince na výrobu křemíkových čipů.

Klepněte pro větší obrázek

Současný prototyp podporuje řadu instrukcí a zvládne zpracovat základní program Hello World. Samotný návrh procesoru a výrobní metodologie má aktuálně přes 70 stránek.  Podle odhadů vědců se prvních procesorů z uhlíkových nanotrubic, které budou v prodeji, dočkáme do pět let.

Diskuze (19) Další článek: AMD dokázalo v tržním podílu grafických čipů po pěti letech překonat Nvidii

Témata článku: Technologie, Věda, Budoucnost, Výzkum, Moorův zákon, Procesory, Čipy, Nanotechnologie, Architektura, ARM, Tranzistory, Výroba, Čip, Vědec, Analog Devices, Hello World, MIT, Tranzistor, Procesor, Křemíkový čip, IMG, Čistota, CMOS, Konstrukce


Určitě si přečtěte

Kdyby měli železničáři tento superpočítač za 99 dolarů, nepotřebovali by lasery

Kdyby měli železničáři tento superpočítač za 99 dolarů, nepotřebovali by lasery

** Nejmodernější český železniční tunel je prošpikovaný technologiemi ** Za tři tisíce koupíte počítač, který je překoná ** Seznamte se s Nvidia Jetson Nano

Jakub Čížek | 49

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co šíleného se objevilo na Street View

Šmírování kamerami Googlu: Koukněte, co šíleného se objevilo na Street View

Google stále fotí celý svět do své služby Street View. A novodobou zábavou je hledat v mapách Googlu vtipné záběry. Podívejte se na výběr nejlepších!

redakce | 6

Bývalý zaměstnanec Nokie vysvětluje, proč telefony s Windows Phone neuspěly

Bývalý zaměstnanec Nokie vysvětluje, proč telefony s Windows Phone neuspěly

** Za neúspěchem Microsoftu v mobilech stojí i Windows 8 ** Microsoft pozdě naskočil do rozjetého vlaku ** Uživatelé neměli zásadní důvody, proč přejít

Karel Kilián | 132

Testy čipů Ryzen 3000: AMD překonává Intel ve výkonu, přitom stojí méně

Testy čipů Ryzen 3000: AMD překonává Intel ve výkonu, přitom stojí méně

** Testy nových procesorů Ryzen 3000 od AMD jsou venku ** Výkon ve většině aplikací překonává konkurenci od Intelu ** AMD je přitom zároveň neuvěřitelně výhodné v poměru ceny i výkonu

Karel Javůrek | 175

10 novinek Androidu 10, které vás budou bavit

10 novinek Androidu 10, které vás budou bavit

Jan Láska, Vladislav Kluska | 21