Макс Шулакер показва силициева пластина с процесори от въглеродни нанотръби (снимка DARPA)
Уникален процесор с транзистори от въглеродни нанотръби произнесе първите си думи: „Здравей, свят!”. Статия за първата по рода си разработка е публикувана в новия брой на сп. Nature.
Процесорът е създаден от стартъпа SkyWater съвместно с компанията Analog Devices. Това е същата разработка, за което се разчу преди месец в едно от регулярните събития под егидата на американската агенция за перспективни военни технологии DARPA.
SkyWater и Analog Devices разработват съвместно технология за производство на многослойни микросхеми, базирани на транзистори от въглеродни нанотръби. На конференция на DARPA в средата на юни изпълнителният директор на SkyWater и служител на MIT – Макс Шулакер показа първата силициева подложка с процесори от въглеродни нанотръби. Статията в Nature хвърля светлина върху иновацията.
Използването на нови материали за производството на чипове се налага по простата причина, че полупроводниците са изчерпани от гледна точка на по-нататъшно намаляване на нормите на технологичния процес. Досега беше лесно – разработчиците намаляваха размерите на елементите в чипа и получаваха по-голяма производителност и по-ниска консумация. Уви, след като процесът стигна няколко нанометра, по-нататъшният напредък стана невъзможен, поне на разумна цена.
Въглеродните нанотръби със своите прекрасни електрически свойства и малки размери (до 2 нм в диаметър) обещават големи токове и малки закъснения в значително по-малък обем на транзисторния гейт. Проблемите на въглеродните нанотръби са хаосът в ориентацията им и чистотата на материала.
Учените все още не смогват да фиксират отделни нанотръби на правилното място (между гейтовете на транзистора) с правилната ориентация (от един гейт към друг) и в необходимото количество (в идеалния случай – една тръба на транзистор). Разработката на SkyWater е опит за борба с хаоса и дава положителен резултат.
Сега обаче инженерите са създали технология, която може да бъде внедрена в съвременното производство на CMOS чипове. Въз основа на транзисторите с въглеродни нанотръби, групата на Макс Шулакер е създала 32-битов процесор с 16-битова адресация на паметта, използвайки отворения набор от инструкции RISC-V.
Процесорът съдържа над 14 000 транзистора, всеки от които е напълно работещ, което се потвърждава чрез тестване на програма, която произнася фразата „Здравей, свят! Аз съм RV16XNano, произведен от CNTs”.
Транзисторите се групират в инвертори, с които се изгражда останалата част от необходимата логика на чипа. Процесорът изпълнява обичайните 32-битови RISC-V инструкции без никакви модификации. Разбира се, 14K транзистори все още е твърде малко, но като начало разработката е несъмнен успех.