據(jù)科技網(wǎng)站CNET報(bào)道,周三發(fā)行的期刊《自然(Nature)》,將封面留給了斯坦福大學(xué)的一個科研團(tuán)隊(duì),他們開發(fā)出世界上第一臺基于碳納米管制造的計(jì)算機(jī),邁出了挑戰(zhàn)“硅芯片”計(jì)算機(jī)制造主流材料的第一步。
斯坦福大學(xué)教授薩巴辛·米特拉(Subhasish Mitra)曾在一次大學(xué)發(fā)布會中表示:“1998年,第一個碳納米管被研制出來。人們一直在談?wù)?,碳納米管取代硅,成為電子產(chǎn)品制造材料的新紀(jì)元即將來臨。但迄今為止,還很少有使用這種技術(shù)制造的全數(shù)字系統(tǒng)。”
計(jì)算機(jī)問世以來,電子元件微型化的進(jìn)程從未停止,電子設(shè)備變得越來越小、越來越強(qiáng)大,同時越來越廉價(jià)。事實(shí)上,自人類進(jìn)入信息時代至今,晶體管集成度基本上遵守了“摩爾定律”,即每18個月集成度翻番。但許多人認(rèn)為,硅作為計(jì)算機(jī)制造材料之王的時代即將終結(jié)。因?yàn)殡S著越來越多的微型晶體管被集成在單一芯片上,加之不可避免的散熱等物理限制,這一工作的難度和成本不斷提高,效率不斷降低。集成工作將難以為繼。
斯坦福大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)的另一位成員H.S.飛利浦·黃(H.S.Philip Wong)提到,碳納米管,即寬度比人類頭發(fā)的萬之一還要細(xì)的碳原子長鏈,有更高效的節(jié)能潛力,并且可以“帶給我們比硅材料更可觀的性能改進(jìn)”。
人們在欣喜之余也要承認(rèn),碳納米管同樣存在問題。這些僅在專業(yè)顯微鏡下可見的“小管子”,并不總能“聽話地”排成標(biāo)準(zhǔn)的直線。分散的管道無法像普通晶體管一樣“斷電”。
該科研團(tuán)隊(duì)使用一種類似于“火燒”的方法,去掉了不規(guī)則排列的納米管,并用一種復(fù)雜算法克服了其他缺憾。科學(xué)家們采用標(biāo)準(zhǔn)芯片制造技術(shù)和設(shè)計(jì)工具,將985個微型納米管計(jì)算機(jī)集成在一塊芯片晶片上。每個微型納米管計(jì)算機(jī)包含178個晶體管,每個晶體管包含10至200個納米管,設(shè)備面積只有6.5平方毫米,能夠完成諸如計(jì)數(shù)、排序、函數(shù)切換等任務(wù)。
2012年,IBM研究人員曾研發(fā)出運(yùn)行速度是傳統(tǒng)硅晶體管三倍的碳納米管晶體管。同年10月,IBM華盛頓研究中心科學(xué)家,成功將1萬束甚至更多碳納米管晶體管排列在一塊計(jì)算機(jī)晶片上,但未能將其連入工作電路。
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