Şu an okuyorsunuz: Mevcut işlemciler karbon nanotüpler için silikonun değiştirilmesinden destek alabilir
Büyük fiyat teklifi: “Selam Dünya! Ben CNT’lerden yapılan RV16X-NANO’yum ”, bir karbon nanotüp (CNT) işlemcide çalışan ilk programdan gelen ilk mesajı okuyor. MIT fizikçileri tarafından inşa edilen Nano, 14,702 karbon nanotüp alan etkili transistöründe (CNFET’ler) öncekinden seksen kat daha büyüktür ve 16-bit veri üzerinde ayarlanmış 32-bit RISC-V komutunu çalıştırabilir. Nano hakkında en dikkat çekici şey, bununla ilgili yeni olan değil, eski olan.
Gerçekten, Moore’un, her iki yılda bir transistör sayısında ikiye katlanma eğilimi gösterme eğiliminin tamamen doğru olduğundan beri, bir süredir yasadan bu yana geçti. Silisyumun temel özellikleri gelişmeyi sınırlandırmaya başlıyor ve gelecekteki performans kazanımlarını önemli ölçüde azaltacaktır, ancak 50 yıl ve milyarlarca yatırımla, “silisyum dışındaki” teknolojilerin geleceğin bilgisayarlarına güç sağlayabileceği akıl almaz görünüyor. Ve yine de Nano, normal bir silikon gofret gibi tasarlanma ve inşa edilme kabiliyetini kullanarak, gücü üçte birinde teorik üçlü performansı netleştirmek için karbon kullanarak yapabilir.
Nano, tüm işlemcilerde olduğu gibi hayata başladı, normal bir çip fab tarafından oyulmuş bir desenle 150 mm’lik bir gofret. Mikroskobik spagetti gibi birbirine bağlanan bir karbon nanotüp çözeltisine daldırılmış, transistör ve sıkışmış mantık kapıları düzeninde sıkışmış yarı iletken karbon nanotüpleri ile yeniden ortaya çıkmıştır. Daha sonra, seçici bir eksfoliyasyon yoluyla inkübe edilmiş nanotüplerin çıkarılması yoluyla, bir çözücü ile daldırılarak bir polimer ile kaplanarak “RINSE” adlı bir işleme tabi tutulur. Bu, CNT katmanını sadece bir tüp haline indirgeme etkisine sahip olup, önceki yöntemlerden 250 kat daha etkili bir şekilde birleşen büyük CNT kümelerini giderir.
CNT işlemcilerinin karşılaştığı zorluklardan biri, sırasıyla 1 bit için “açık” ve 0 bit için “kapalı” olan N-tipi ve P-tipi transistörlerin ayrılmasında zor olmuştur. Bu fark, ikili hesaplama için önemlidir ve onu mükemmelleştirmek için araştırmacılar, elektrostatik doping ile geçtiği “MIXED” metal arayüz mühendisliğini tanıttı. Durulamadan sonra, her transistöre küçük platin veya titanyum bileşenler eklenir, daha sonra gofret bir sızdırmazlık maddesi görevi gören bir oksitle kaplanır ve performansı arttırır. Ondan sonra, Nano bitmek üzereydi.
Nano’nun parlaklığının bir kısmı, daha önce araştırmacılara engel teşkil eden CNT’lerin içsel kusurlarının üstesinden gelme yeteneğidir. CNT’lerin çok küçük bir kısmı, transistörü her zaman açık veya her zaman kapalı olmaya zorlayan yüksek bir iletken metal kirlilik konsantrasyonuna sahiptir; bu, tüm işlemciyi engelleyebilen kademeli bir etkiye sahiptir. Bunu önlemek için gereken teorik saflık% 99.999999; açıkça elde edilemez; ve böylece araştırmacılar, metalik CNT’ye karşı esnekliği tasarlayan “DREAM” ı icat ettiler.
Araştırmacılar, bir CNT’nin saf olmayan bir tanesinin bir mantık kapısını mahvedebilse de, başka bir şekilde belirli bir şekilde kullanılması durumunda zararsız olabileceğini gözlemledi. Saf olmayan CNT’lerin en az hasara neden olacağını tahmin etmek için yazılım geliştirdiler ve Nano’yu bu esnek mimariyle tasarladılar. Ortak yazarı Max Shulaker, “Rüya” cezası çok amaçlı, çünkü rüya çözümü ”diyor. “Bu, karbon nanotüpleri raftan (% 99,99 saflıkta) satın almamızı, onları bir gofretin üzerine bırakmamızı ve sadece özel bir şey yapmadan devremizi normal gibi oluşturmamızı sağlıyor.”
Nano’nun gofreti normal silikon işlemcileri için normalde kullanılan ekipmanlarla yapılmış, açık kaynaklı RISC-V komut setini çalıştırdığı ve halka açık Bluespec yazılımı kullanılarak tasarlandığı için ölçeklendirilmesinin çok az önleyici olduğu görülüyor. Araştırmayı destekleyen DARPA, Nano’nun üretim tekniklerini deneysel bir fabrikada uygulamaya başladı bile. Shulaker, CNT ürünlerinin beş yıl gibi kısa bir süre içinde raflarda görünebileceğini söyledi.
Image Credit: Unsplash’taki Laura Ockel
Tamamlayıcı karbon nanotüp transistörlerinden üretilmiş modern mikroişlemci, Doğa (Ağustos 2019)
