naukowcy budują procesor bez krzemu za pomocą nanorurek węglowych - Naukowcy

Naukowcy budują procesor bez krzemu za pomocą nanorurek węglowych

It is no secret that silicon manufacturing is an expensive and difficult process which requires big investment and a lot of effort to get right. Take Intel's 10 nm for example. It was originally planned to launch in 2015, but because of technical difficulties, it got delayed for 2019. That shows how silicon scaling is getting more difficult than ever, while costs are rising exponentially. Development of newer nodes is expected to cost billions of Dollars more, just for the research alone and that is not even including the costs for the setting up a manufacturing facility. In order to prepare for the moment when the development of ever-decreasing size nodes becomes financially and physically unfeasible, researchers are exploring new technologies that could replace and possibly possess even better electrical properties than silicon. One such material (actually a structure made from it) is Carbon Nanotube or CNT in short.

Naukowcy z MIT, we współpracy z naukowcami z Analog Devices, z powodzeniem zbudowali procesor oparty na architekturze RISC-V całkowicie przy użyciu CNT. Procesor ten, nazywany RV16X Nano, jest obecnie w stanie wykonywać tylko klasyczny program „Hello World”. CNT jest naturalnym półprzewodnikiem, jednak produkowany jest jako metalowa nanorurka. Wynika to z faktu, że metalowe nanorurki łatwiej zintegrować z ekosystemem produkcyjnym. Ma wiele wyzwań w produkcji, ponieważ CNT mają tendencję do ustawiania się losowo w osiach XYZ. Naukowcy z MIT i urządzeń analogowych rozwiązali ten problem, tworząc wystarczająco duże powierzchnie, aby odpowiednio ustawić wystarczająco dużo losowych lamp.

Procesor oparty jest na architekturze RISC-V, w szczególności jest przeznaczony do obsługi instrukcji o szerokości 32 bitów w projekcie adresu pamięci o szerokości 16 bitów. Ponieważ wszystkie etapy potoku procesora (pobieranie instrukcji, dekodowanie, rejestrowanie odczytu, wykonywanie i zapisywanie z powrotem) mają 16-bitową szerokość, procesor jest oficjalnie deklarowany jako 16-bitowy. Wykorzystuje 14 000 bramek logicznych, takich jak bramki AND lub NOT, aby stać się w pełni funkcjonalnym projektem. Biorąc pod uwagę staranne manipulowanie nanorurkami, naukowcom udało się uzyskać 100% wydajności, co oznacza, że ​​wszystkie 14 000 bramek działało poprawnie. Oto przebieg wykonywania programu Hello World (chociaż nie jest to dokładnie Crysis, biorąc pod uwagę pozycję tej technologii, jest to dość imponujące osiągnięcie): The technology isn't perfect, yet. The chip ran at a very low clock speed of only 10 kHz, which means that your average CPU is an order of magnitude faster than this. With all of the flaws, this demonstration is an important achievement for the technology - a proof of concept. It shows that you are able to manufacture a working example of CPU based on something that doesn't require silicon and possibly is even better than it. We just haven't perfected all of the bits and pieces required to get CNTs at the same level of performance we already have. Sources: Nature Magazine, ArsTechnica