Microprocessors van koolstofnanobuisjes

4 september 2019, 08:46
Microscoopbeeld van een microprocessor die is opgebouwd uit koolstofnanobuisjes. Afbeelding: Felice Frankel / MIT.
Microscoopbeeld van een microprocessor die is opgebouwd uit koolstofnanobuisjes. Afbeelding: Felice Frankel / MIT.
Onderzoekers van het MIT hebben een moderne microprocessor ontwikkeld die bestaat uit transistors van koolstofnanobuisjes. Zoals beschreven wordt in het tijdschrift Nature, kan hij worden geproduceerd met een traditioneel proces dat ook wordt gebruikt voor de fabricage van siliciumchips. Dit is een belangrijke stap in de richting van praktische realisatie van microprocessors met koolstofnanobuisjes.

De fabricage van veldeffecttransistoren (CNFET) uit koolstofnanobuisjes is erg belangrijk voor het bouwen van de volgende generatie van computers. CNFET’s hebben een ongeveer tienvoudige energie-efficiëntie en halen veel grotere snelheden in vergelijking met silicium-FET’s. Tot nu toe waren er echter veel problemen met CNFET’s.
De MIT-onderzoekers zijn erin geslaagd om die defecten sterk te verminderen en CNFET’s te produceren met gevestigde processen zoals in traditionele siliciumchipfabrieken. Ze hebben een volledig werkende 16-bits-microprocessor met meer dan 14.000 CNFET’s gefabriceerd. Hij is gebaseerd op de open source-chiparchitectuur RISC-V, die commando’s definieert die een compatibele microprocessor kan uitvoeren. Als demonstratie produceerde de Hello-World-versie de zin: „Hello, World! I am RV16XNano, made from CNTs."

De microprocessor bouwt voort op een vroegere iteratie met maar 178 CNFET’s, die zes jaar geleden is ontwikkeld door andere onderzoekers. Al jarenlang vormen de defecten die voorkomen in koolstofnanobuisjes een probleem, dat praktische inzet erg lastig maakt. Het is de bedoeling dat CNFET’s halfgeleidende eigenschappen hebben. Maar een klein deel van de koolstofnanobuisjes is metallisch, wat de transistor vertraagt of blokkeert. Daarom zouden ze moeten worden geproduceerd met een zuiverheid van 99,999999 %, wat op dit moment vrijwel niet te realiseren is.
De onderzoekers hebben een techniek ontwikkeld onder naam DREAM (acroniem voor „Design Resiliency Against Metallic CNTs“), die de metallische CNFET’s zó positioneert, dat ze de dataverwerking niet belemmeren. Daarmee kunnen de zuiverheidseisen vier orden van grootte verruimd worden. Een zuiverheid van ongeveer 99,99 procent is nu voldoende.

Bron: MIT News
 
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items