Performanța unui computer nu se măsoară prin viteza sa, ci prin operațiunile pe care le poate face. Astfel a fost introdus flop-ul care înseamnă numărul de...

Performanța unui computer nu este măsurată prin viteza sa, ci prin operațiunile pe care le poate face. Astfel a fost introdus flop-ul, ceea ce înseamnă numărul de operatori în virgulă mobilă pe care un dispozitiv de calcul îi poate face pe secundă.

În acest deceniu, calculul nostru a atins o viteză fenomenală of aproape 100 de petaflopi și în următorul deceniu ne țintim spre o viteză de 1000 de zettaflopi. Dar limitarea este că legea lui Moore aproape a atins extrapolarea și, prin urmare, dacă încercăm să facem tranzistoarele mai mici, în mod corespunzător, porțile vor deveni mici și subțiri și apoi mecanica cuantică va intra în scenariu și toți electronii vor trece prin poartă. indiferent de starea de pornire/oprire din cauza Tunnelizării cuantice (electronul dispare într-o parte a porții și reapare pe cealaltă parte.)

Ei bine, au existat multe soluții la această problemă, cum ar fi OptoElectronics, Machine Learning, etc., dar cea cu nivel hardware de bază sunt procesoarele Graphene care folosesc nanotuburi de carbon, care elimină dezavantajul reglajului electronic. Deoarece electronii nu se mișcă foarte repede în carbon în comparație cu siliciu, putem de fapt să-i controlăm și să modulăm porțile în consecință.

CE ESTE GRAFENUL?

Dacă aveți o placă reacunghiulară de grafit, îndepărtați un strat a cărui grosime este de 1 atom și acel strat este cunoscut sub numele de grafen. Mai dur decât diamantul, dar mai elastic decât cauciucul; mai dur decât oțelul, dar mai ușor decât aluminiul. Grafenul este cel mai puternic material cunoscut până acum.

Grafenul a apărut ca unul dintre cele mai promițătoare nanomateriale datorită combinației sale unice de proprietăți superbe:

Un strat monoatomic 2D de grafit, cunoscut și sub numele de Grafen.

NANOTUBURI DE CARBON DIN GRAFEN

Dacă grafenul este o foaie de carbon grosime de doar un atom, nanotuburile de carbon sunt un fel de versiune rulată a grafenului. Sunt ușoare și puternice ca oțelul și, cel mai eficient, au obținut în primul rând toate proprietățile grafenului. Dar, cel mai relevant pentru oamenii de știință din materiale, ei sunt un semiconductor aproape perfect. De fapt, computerul neuromorfic despre care vorbim, are toți neuronii săi implementați prin nanotuburi de carbon la nivel hardware.

Cum sunt rulate nanotuburile și fabricate din grafen

Iată o scurtă trecere în revistă a unuia dintre cele mai bune și avansate cipuri realizate din orice nanotehnologie emergentă, RISC-V-RV16XNano .

RISC-V-RV16XNano

Un grup de ingineri de la MIT, Departamentul Analog a construit acest cip, care este cel mai mare cip cunoscut vreodată fabricat folosind CNT-uri.

Are un singur potențial de a înlocui sute de computere clasice cu viteza sa de calcul de peste 100ZetaFlops.

Peste 10,000,000 de CNT-uri au fost folosite pentru a forma 14,702 tranzistori cu efect de câmp cu nanotuburi de carbon CMOS (CNTFET), care au fost aranjați în continuare în 3,762 de blocuri logice digitale, care au funcționat împreună ca un procesor de calitate microcontroler de 16 biți - în special, un RV16XNano. tensiune de funcționare standard de 1.8 V.

Deși, nivelul său de implementare este departe de un procesor modern, dar a executat un program care a scos un mesaj: „Salut Lume! Sunt RV16XNano, fabricat din CNT-uri".

Imaginea microscopică a unui RV16XNano complet fabricat

Acest cip nano, fabricat în 2013 tocmai a deschis porțile calculului de mare viteză cu rezultate precise. Poate că în următorii 20 până la 30 de ani vă puteți imagina că jucați IGI2 într-un supercomputer acasă :).

Dar, ca orice material tehnologic, există un termen numit „pro și conuri” și CNT-urile au avut și ele.

Ce este în neregulă cu nanotuburile de carbon?

După descoperirea nanotuburilor de carbon în 2004, oamenii au început să-și recunoască potențialul ca fire „moleculare”, ceva ce pare extrem de mișto. Cu toate acestea, atributele lor atractive vin cu o serie de avertismente. Ele sunt predispuse la agregarea în mănunchiuri care distrug performanța tranzistorului, sintetizarea nanotuburilor cu chiralități specifice rămâne nepractică pentru scopuri IC, iar controlul tipului de tranzistor pentru a produce tranzistori cu polarități complementare de tip n și p centrale pentru tehnologia CMOS este la fel de problematică. . Cercetătorii au identificat o serie de soluții la aceste probleme: RINSE (înlăturarea nanotuburilor incubate prin exfoliere selectivă), MIXED (ingineria interfeței metalice încrucișate cu dopajul electrostatic) și DREAM (proiectarea rezilienței împotriva CNT-urilor metalice).

Oricum, unele dintre probleme rămân încă nerezolvate și cercetările sunt în desfășurare. Dar la nivel de hardware abstract, putem concluziona că procesoarele cu grafen sunt chintesența computerului și nu au limitări cunoscute, spre deosebire de Silicons, până când următorul Gordon Moore vine cu o lege:3

 

Sursa: Procesoare cu grafen și creșterea nanotuburilor de carbon | de Rahul Saha | Mediu

Traduceți "