Ученые из MIT создали рабочий 16-битный процессор из нанотрубок

Команда исследователей из MIT разработала 16-битный микропроцессор при помощи углеродных нанотрубок и даже смогла запустить на нем программу.

Традиционные процессоры, основанные на кремнии, все ближе к лимитам того, насколько возможно уменьшение элементов, так что ученые активно изучают альтернативные материалы, подходящие для использования в чипах. Судя по опытам, сделанные из скрученных в трубочку листов углерода транзисторы, шириной в один атом, также известные как углеродные нанотрубки, однажды могут стать основой для вычислительной техники, предоставляя высокую производительность и низкое энергопотребление. 

Различные формы углерода, в том числе и нанотрубки, отличаются интересной историей, однако хайп в первую очередь связан с их рекордной прочностью в сравнении с размером, а также другими интересными свойствами в области электроники. Последние стали причиной, что ученые прогнозируют нанотрубкам энергоэффективность в 10 раз выше кремниевых полупроводников.

Первая научная работа, посвященная однобитному процессору на нанотрубках, была опубликована еще в 2013 году, однако теперь команда MIT под руководством Гейдж Хиллса и Кристиана Лау представила RV16X-NANO, использующий нанотрубки для транзисторов. Новый 16-битный чип был создан на основе стандартного процесса, который применяется в кремниевых чипах. По сути, можно сказать, что это обычный кремниевый процессор, только с углеродными нанотрубками вместо кремния.

Процессор работает достаточно хорошо, чтобы запускать программу HELLO WORLD, которая выводит соответствующую фразу. Производительность его сопоставима с процессорами, которые можно купить в хобби-магазине для встраивания в мини-робота.

Создание чипа начинается с кремниевой пластины. Исследователи погружают ее в раствор, содержащий нанотрубки. Когда пластина высыхает, нанотрубки удаляются — за исключением тех, что используются в качестве транзисторов. После этого добавляются металлические контакты, провода и пластины разрезают на микрочипы. 

Производство такого чипа потребовало температуры чуть ниже 325 градусов по Цельсию. Звучит горячо, но это ничто в сравнении с температурой выше 1000 градусов по Цельсию, которая необходима для производства кремниевых транзисторов. Такая "низкая" температура позволяет размещать дополнительные слои друг на друга, производя плотные трехмерные чипы. 

Финальная цель будет заключаться не в том, чтобы отказаться от десятилетий прогресса с кремнием, а использовать опыт и наработки для постепенной интеграции нанотрубок в существующую архитектуру. 

Первые попытки и доказательства концепций — это отличные новости для будущего как электроники, так и человечества в целом.