美国次世代芯片诞生,效率提升1000%,打破晶体管化学极限

原创 2019-9-3 话题分类:智能制造
摘要: 手机芯片的升级是优化智能化手机的基础,也是目前全球手机性能研发所的瓶颈。长期以来,手机始终无法达到电脑CPU的水平。

手机芯片的升级是优化智能化手机的基础,也是目前全球手机性能研发所的瓶颈。长期以来,手机始终无法达到电脑CPU的水平。这是由于手机功耗和体积限制的原因,如果不能完成手机芯片的技术突破,在性能上几乎永远不可能超越庞大的电脑CPU。


英国《自然》杂志8月28日发表了计算科学最新进展:美国麻省理工学院团队利用14000多个碳纳米管晶体管,成功制造出了16位碳纳米管芯片。

此消息的发出,标志着理论上效率比同类硅芯片高1000%,运行速度更是提升数倍。在其设计和制造方法克服了之前与碳纳米管相关的挑战,将为先进微电子装置中的硅带来一种高效能替代品。有数据显示,碳纳米管芯片自诞生以来就获得了高速发展,这种芯片的运算速度几乎每年翻十倍,比传统的硅芯片改进空间大很多。有工程师认为,从技术可行性角度来看,碳纳米管芯片将很有可能成为次世代芯片。

此次,麻省理工学院科学家马克斯·舒拉克及同事设计和构建了一种碳纳米管微处理器,来解决这类问题。他们利用一种剥落工艺防止碳纳米管聚合在一起,以防晶体管无法正常工作。此外,通过精细的电路设计,减少了金属型碳纳米管而非半导体型碳纳米管的数量,后者的存在不会影响电路的功能,从而克服了和碳纳米管杂质相关的问题。

美国麻省理工学院团队将该微处理器命名为“RV16X-NANO”,并在测试中成功执行了一个程序,生成信息:“你好,世界!我是RV16XNano,由碳纳米管制成。”麻省理工学院利用14000多个碳纳米管晶体管制造出16位微处理器RV16X-NANO

研究人员称,鉴于微处理器的设计和制造采用了行业标准,因此这项研究为超越硅的电子学指明了一个富有前景的发展方向。

长期以来,由于碳纳米管与传统晶体管相比,碳纳米管体积更小、传导性更强,还支持快速开关,性能和能耗表现都远远好于传统硅材料。所以人们预测硅在芯片领域的主导地位可能会终结于碳纳米管之手。但多年来,碳纳米管因为多方面原因的影响,始终未能步入实际应用之路。

首先,它的自身机构并不愿意“受人控制”。

其次,杂质问题,即使是存有很少量的金属性碳纳米管,都会对整个处理器的性能造成严重损伤。

现在,尽管人们已经深知碳纳米管替代传统硅晶体管的日期仍需以10年为单位计算,但最关键的一步已经迈出,其给芯片领域带来的革命,其他进展指日可待。

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