• Наука
  • Технологии
  • Моделирование
  • Космос
  • Концепции
  • Hardware
  • Сети
  • Приложения
Home Технологии Из углеродных нанотрубок построили 16-битный процессор

Схема инвентора, состоящего из двух транзисторов на углеродных нанотрубках Американские ученые создали 16-битный микропроцессор, состоящий из почти 15 тысяч КМОП-транзисторов, основанных на углеродных нанотрубках. Этого удалось достичь благодаря новому методу создания монослоя из нанотрубок и другим технологиям. Разработчики продемонстрировали работоспособность процессора, запустив на нем все типы инструкций архитектуры RISC-V и выполнив программу, выводящую слова «Hello, World!». Статья опубликована в Nature.

Основной способ повышения эффективности и мощности процессоров заключается в миниатюризации технологического процесса их производства. На сегодняшний день существуют серийные процессоры, производимые по 7-нанометровому техпроцессу, и опытное производство по 5-нанометровому. Однако дальнейшая миниатюризация становится все более сложной и менее выгодной, поэтому ученые предлагают заменить кремний в чипах на другие материалы.

Одним из самых перспективных материалов для транзисторов считаются углеродные нанотрубки, имеющие небольшой размер (1-2 нанометра в диаметре) и высокую подвижность носителей заряда. На основе нанотрубок уже были созданы транзисторы, причем обходящие по некоторым характеристикам кремниевые, а в 2013 году группа ученых из Стэнфордского университета под руководством Макса Шулакера (Max Shulaker) создала первый микропроцессор с транзисторами на углеродных нанотрубках.

Несмотря на важность этой разработки, процессор содержал всего 178 транзисторов и имел крайне ограниченные возможности. Кроме того, процессы создания таких чипов пока неэффективны и не подходят для массового производства процессоров с конкурентными характеристиками. В новой работе группа Макса Шулакера из Массачусетского технологического университета решила часть проблем при производстве транзисторов на углеродных нанотрубках и в качестве демонстрации создала полноценный процессор, содержащий 14702 транзистора.

Ученые научились бороться с агрегацией нанотрубок в большие скопления после их напыления на подложку. Для этого они предложили наносить на поверхность слоя нанотрубок небольшой объем фоторезиста, затвердевать его с помощью облучения. После этого скопления удаляются с помощью ультразвука, а монослой нанотрубок остается благодаря сдерживающему его слою фоторезиста.

Еще одна проблема при создании больших чипов с транзисторами на углеродных нанотрубках заключается в том, что они должны состоять из полупроводниковых нанотрубок и в общем случае содержать не более 0,000001 процента металлических нанотрубок. Однако требование к чистоте материала различаются в зависимости от того, как реализованы логические элементы в чипе. Авторы научились использовать комплекс автоматизации проектирования электронных устройств таким образом, чтобы автоматически менять реализацию логики чипа с учетом влияния доли металлических нанотрубок на элементы, не меняя при этом его функции.

Авторы статьи создали процессор, состоящий из инверторов, каждый из которых состоит из двух транзисторов с p- или n-каналом из углеродных нанотрубок. Работа инверторов основана на том, что они выдают в ответ на высокое входное напряжение низкое выходное или наоборот. Созданный авторами процессор основан на открытой архитектуре RISC-V. В нем используется полноценный 32-битный набор команд RV32E, но разрядность тракта данных снижена с 32 до 16 бит, а количество регистров — с 16 до 4.

Авторы продемонстрировали работоспособность чипа, выполнив всю 31 инструкцию из набора команд RV32E. Кроме того, они написали программу, позволяющую выводить последовательность шестнадцатеричных символов, кодирующих слова «Hello, world! I am RV16XNano, made from CNTs.»:

Ученые, работающие в области вычислительных устройств, создают не только новые материалы для процессоров, но и новые архитектуры. Например, недавно китайские ученые создали новый нейроморфный процессор, имитирующий работу нейронов на аппаратном уровне с помощью искусственных аналогов синапса, аксона и дендрита. Главное отличие этого процессора от других нейроморфных чипов заключается в возможности работы в гибридном режиме, в котором часть ядер работают в режиме классической искусственной нейросети, а часть — в режиме импульсной, имитирующей работу настоящих нейросетей в мозге животных.

Источник: Григорий Копиев

 

Материалы по теме

Болезни глаз у человека. Известные болезни глаз лечение. Болезни глаз симптомы. Лечение простуды в домашних условиях. Самое быстрое лечение простуды. Простуда лечение лекарства. Хороший стоматолог отзывы. Самый добрый стоматолог отзывы. Ассоциация стоматологов отзывы. Занятия йогой дома. Быстрая йога для начинающих дома. Как правильно заниматься йогой дома. Обертывание в домашних условиях. Быстрое обертывание живота в домашних условиях. Обертывание в домашних условиях рецепты. Наборы спортивного питания. Вкусная спортивное питание для набора массы. Спортивное питание оптом. Как избавиться от перхоти. Хороший шампунь от перхоти отзывы. Как избавиться от перхоти навсегда. Зеленый чай для похудения. Главные свойства зеленого чая. Можно ли пить зеленый чай.

3D Модели

Просмотры материалов : 3277843