Komputer nanotube paling canggih di dunia dapat menjaga Hukum Moore tetap hidup

Komputer nanotube paling canggih di dunia dapat menjaga Hukum Moore tetap hidup

Sebuah tim akademisi di MIT telah meluncurkan chip paling canggih di dunia namun terbuat dari karbon nanotube — silinder dengan dinding selebar atom karbon tunggal. Mikroprosesor baru, yang mampu menjalankan program perangkat lunak konvensional, bisa menjadi tonggak penting di jalan untuk menemukan alternatif silikon.

Industri elektronik sedang berjuang dengan perlambatan dalam Hukum Moore , yang menyatakan bahwa jumlah transistor yang dapat dikemas pada prosesor silikon berlipat ganda kira-kira setiap beberapa tahun. Tren ini menghadapi batas fisiknya: karena ukuran perangkat menyusut menjadi beberapa atom, arus listrik mulai bocor dari saluran logam yang diangkut melalui transistor. Panas yang dilepaskan menguras efisiensi energi semikonduktor — dan bahkan dapat menyebabkannya gagal.

Karbon nanotube bisa menjadi solusi sempurna. Transistor nanotube tidak hanya lebih cepat daripada transistor silikon, studi telah menemukan bahwa chip yang terbuat dari nanotube bisa mencapai sepuluh kali lebih efisien energi. Peningkatan efisiensi ini dapat secara signifikan memperpanjang masa pakai baterai gadget elektronik.

Para peneliti telah bekerja pada chip alternatif yang melibatkan molekul selama beberapa dekade, tetapi sakit kepala manufaktur membuat prosesor terjebak di laboratorium penelitian. Dalam sebuah makalah yang diterbitkan di Nature, tim MIT mengatakan telah menemukan cara untuk mengatasi beberapa rintangan terbesar untuk memproduksinya dalam skala.

Dicampur-Adukkan

Satu masalah adalah bahwa ketika karbon nanotube dibuat, mereka datang dalam dua jenis dicampur bersama: yang pertama adalah semikonduktor yang sempurna untuk membuat sirkuit terpadu, tetapi yang kedua melakukan arus listrik seperti kawat, yang menghisap lebih banyak daya dan bahkan dapat merusak sirkuit. kinerja. Untuk membuat chip layak secara ekonomi, diperlukan cara yang hemat biaya untuk meminimalkan dampak dari kelompok yang terakhir.

Masalah lain adalah bahwa untuk membuat chip, monolayer karbon nanotube yang seragam perlu diendapkan di atas wafer. Tapi ini terbukti sulit dilakukan karena nanotube memiliki kecenderungan yang menyebalkan untuk berkumpul bersama. Sekelompok dari mereka yang mendarat di transistor dapat menjatuhkannya dari tindakan.

Tantangan-tantangan ini dan lainnya membangkitkan minat Max Shulaker, seorang profesor MIT yang telah bekerja pada proyek-proyek penting lainnya di lapangan, dan telah menerima dana dari Badan Penelitian Proyek Pertahanan Tingkat Lanjut AS untuk mengembangkan teknologi tabung nano.

Paling kecil di Dunia, Computer Mini IBM Hanya Seukuran Garam

Kelompok peneliti yang dipimpinnya telah mengembangkan mikroprosesor 16-bit yang berfungsi yang dibangun dari lebih dari 14.000 transistor nanotube karbon yang menurut Shulaker adalah yang paling rumit yang pernah ditunjukkan. Teknik yang mereka buat dapat diimplementasikan dengan peralatan yang digunakan untuk membuat chip silikon konvensional, yang berarti pembuat chip tidak harus berinvestasi dalam peralatan baru yang mahal jika mereka ingin membuat prosesor nanotube.

Ketika mereka melihat ke dalam masalah pencampuran, para peneliti menemukan bahwa beberapa jenis gerbang logika, yang merupakan blok bangunan fundamental dari sirkuit digital, lebih tahan terhadap masalah yang dipicu oleh nanotube mirip logam daripada yang lain. Itu membuat mereka mengembangkan desain sirkuit baru yang memprioritaskan gerbang-gerbang ini, sambil meminimalkan penggunaan yang lebih sensitif dari logam.

Untuk mengatasi masalah bundling, mereka melapisi wafer dalam polimer dan kemudian dengan hati-hati mencucinya secara bertahap. Ini menanggalkan rumpun nanotube, meninggalkan monolayer yang diperlukan untuk membuat chip bekerja paling efisien.

Jalan di Depan

Chip yang diproduksi oleh peneliti MIT menggunakan teknik ini mampu menjalankan program sederhana yang menghasilkan pesan “Halo, Dunia.” Tetapi jika mereka ingin mengganti prosesor silikon, nanotube karbon pada akhirnya akan membutuhkan miliaran transistor sehingga mereka dapat berjalan maju perangkat lunak.

IBM, yang beberapa tahun lalu mengatakan pihaknya berharap agar chip karbon nanotube mengambil alih dari silikon pada tahun 2020, juga sedang mengerjakan proyek yang melibatkan teknologi tersebut. Namun upaya sejauh ini gagal menghasilkan cara untuk menerjemahkan terobosan laboratorium ke dalam pembuatan praktis. Kemajuan baru membuat rute menuju melakukan ini lebih jelas. “Tidak ada lompatan keyakinan yang dibutuhkan lagi,” kata Shulaker.