Nanoobvody jako možná budoucnost výroby čipů

O tom, že současná technologie výroby čipů již brzy narazí na fyzikální limity, se mluví již dlouho. Vlastně se o tom mluví prakticky od doby, kdy začaly být čipy vyráběny. Hovoří se o nutnosti změnit materiál, nicméně doposud se daří stále zmenšovat a zmenšovat výrobní technologii. Přesto výzkum pokračuje a vědcům z IBM a z univerzit na Floridě a New Yorku se podařil velmi slibný průlom v nanotechnologiích. Můžeme se těšit v budoucnu na integrované obvody z uhlíkových nanovláken?

Stále platný Moorův zákon

Již přes 40 let se snaží výrobci čipů zrychlovat své výtvory a dosud se celkem daří naplňovat tzv. Mooreův zákon. Ten vyslovil v roce 1965 Gordon Moore, spoluzakladatel společnosti Intel, a říká se v něm, že složitost integrovaných obvodů se při zachování ceny zdvojnásobí každých 18 měsíců. Poněkud zjednodušeně se tak dá zákon interpretovat tak, že množství tranzistorů v procesoru se při zachování jeho ceny zdvojnásobí každých 18 měsíců, což si můžeme ještě zjednodušit tak, že výkon procesoru se každých 18 měsíců zdvojnásobí při stejné ceně. Podstatu zákona samotného lze překvapivě aplikovat i na některé další počítačové komponenty a má i několik verzí, nicméně to není celkem podstatné.

Fakt je ten, že se výrobci čipů snaží zmenšovat výrobní technologii s cílem dostat do malého čipu stále více a více tranzistorů, což je jedna z jejich nejzákladnějších součástí. Čím více jich procesor má a čím rychlejší jsou, tím více výpočtů pak procesor zvládá za jednotku času. Právě v posledních letech se pak stále častěji hovoří o tom, že tímto tempem to již dál nepůjde a že křemík jako materiál a současná výrobní technologie již brzy přestanou stačit. Jednou ze zajímavých řešení je právě nanotechnologie.

Uhlíková nanovlákna

Co se tedy vlastně výzkumníkům povedlo vyrobit? Něco opravdu malého. První úplný elektronický integrovaný obvod okolo jediné molekuly "uhlíkového nanovlákna". I když se jedná o velmi rané stádium výzkumu, již nyní tento nový materiál slibuje vyšší výkon než současné křemíkové polovodiče.

Zajímavé a důležité je především také to, že tento obvod byl vyroben standardním polovodičovým postupem, přičemž jako základna pro všechny komponenty byla jediná molekula, místo propojování jednotlivých součástí zvlášť. Výroba se tím značně zjednodušuje.

Hotový obvod je jen 18 mikrometrů dlouhý, skládá se z 12 tranzistorů, které jsou vyrobeny z hliníku a paladia a vše je pak "navázáno" na uhlíkové nanovlákno. Ta pak vypadají jako mikroskopické role "pletiva", přičemž jsou 50 000krát tenčí, než lidský vlas.

Klepněte pro větší obrázek

To hnusné velké je lidský vlas, to malé a skoro neviditelné pak obvod

Vyrobený obvod ovšem není zatím určen pro použití v počítačových čipech. Je to zatím jen testovací vzorek vhodný pro další zkoumání. Jedná se o jednoduchý kruhový oscilátor, což je obvod, který se obvykle používá výrobci čipů při testování nových materiálů a výrobních procesů.

I když je rychlost obvodu, který je "pověšen" na jediném nanovlákně, téměř milionkrát vyšší, než při použití několika vláken, ve srovnání s křemíkovými čipy zatím není na první pohled výkon příliš oslnivý. S obvodem se podařilo dosáhnout rychlosti 50 MHz. Ovšem to je jen začátek a vědci pevně věří, že zdokonalováním technologie nakonec značně překonají současné rychlosti.

Nejprve hybridní technologie

Vědci předpokládají, že prvním krokem pronikání této nanotechnologie do světa čipů budou jakési hybridní "čipy", které budou kombinovat nejlepší vlastnosti křemíku a uhlíkových vláken. Právě uhlík by měl zvýšit potenciální rychlosti a co se tepla týče, je daleko efektivnější než křemík. Výrobci navíc mohou pokračovat v současných výrobních technologiích, do kterých již byly za léta vývoje investovány nemalé prostředky.

Právě křemíkovou výrobu již mají výrobci za více než 40 let poměrně slušně zvládnutou a zavedené výrobní procesy budou jen neradi opouštět. Změna musí být co nejmenší a pozvolná, jedině tak lze postupně přejít na nové materiály, tvrdí profesor Joerg Appenzeller z IBM.

Výzkum je tedy zdá se na dobré cestě a nyní budou vědci pomocí kruhového oscilátoru postupně testovat nové tranzistory a obvody a měřit jejich výkon v rámci kompletních čipů.

Zdroje: BBC, IBM

Témata článku: Budoucnost, Čipy, Počítačové komponenty, Gordon

24 komentářů

Nejnovější komentáře

  • Mike.M, Mike.M 31. 3. 2006 10:20:31
    Ja si pamatuju doby kdy NFS1 byla hra na urovni s paradni grafikou a...
  • hribecek 29. 3. 2006 15:20:10
    počej až začneš mít pleš...
  • gro 29. 3. 2006 11:41:35
    no jo pokud se s tim nekdo vymazli protoze to proste chce vymazlit to je...
Určitě si přečtěte

Kde nejlevněji uložit 1 TB dat: Srovnali jsme aktuální ceny cloudových úložišť

Kde nejlevněji uložit 1 TB dat: Srovnali jsme aktuální ceny cloudových úložišť

** Srovnali jsme známá cloudová úložiště podle toho, kolik měsíčně zaplatíte za 1TB ** Ceny se pohybují od dvou stovek až po tisíc korun ** Google umožní uložit až 30 TB dat

18.  3.  2017 | Stanislav Janů | 113

Pojďme programovat elektroniku: Meteostanice, která bude díky Sigfoxu posílat stav počasí třeba z vrcholu Sněžky

Pojďme programovat elektroniku: Meteostanice, která bude díky Sigfoxu posílat stav počasí třeba z vrcholu Sněžky

** Příští roky budou ve znamení internetu věcí ** Podívali jsme se podrobně na síť Sigfox ** Takhle s ní komunikují krabičky z celé Evropy

19.  3.  2017 | Jakub Čížek | 18

Obří Mechroboti jsou realitou, měří čtyři metry a mají hmotnost přes 1,5 tuny

Obří Mechroboti jsou realitou, měří čtyři metry a mají hmotnost přes 1,5 tuny

** Jihokorejská společnost Hankook Mirae Technology vyrábí obří Mechroboty ** Jsou určené pro ovládání člověkem uvnitř ** V prodeji se objeví koncem tohoto roku za 200 milionů korun

20.  3.  2017 | Karel Javůrek | 18

Google představil nový Android O. Na co se můžeme těšit?

Google představil nový Android O. Na co se můžeme těšit?

** Google vypustil vývojářskou verzi nového Androidu ** Přinese lepší notifikace nebo prodlouženou výdrž ** K uživatelům se dostane na podzim

Včera | Stanislav Janů | 54


Aktuální číslo časopisu Computer

Supertéma o počítačové bezpečnosti

AMD Ryzen přichází

Velké testy kinoprojektorů a levných sluchátek

Příslušenství do USB-C