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?
Nanoobvody jako možná budoucnost výroby čipů

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

Diskuze (24) Další článek: ATI : grafické karty řady X1xxx jsou připraveny pro fyziku

Témata článku: Budoucnost, Čipy, Lidský vlas, Polovodičová součást, Molekula, Výroba, Čip, Počítačové komponenty, Uhlíkové vlákno, Nanovlákno, Gordon, Vědec, Hybridní technologie, Uhlík, Nový zákon, Nemalá cena, Kompletní čip, Výrobní technologie, Malý výrobce, Rané stádium, Jediná molekula, Nová molekula


Určitě si přečtěte

20 tipů a triků pro Gmail: Užitečné maličkosti, které zefektivní práci s e-maily

20 tipů a triků pro Gmail: Užitečné maličkosti, které zefektivní práci s e-maily

** V Gmailu je řada užitečných funkcí, které možná všechny neznáte ** Odeslání mailu můžete například pozdržet či naplánovat na později ** Nad Gmailem můžete mít s několika triky daleko lepší kontrolu

Karel Kilián | 25

3D tisk pro naprosté zelenáče: Co vyrobíte na laciném stroji za pár tisíc korun

3D tisk pro naprosté zelenáče: Co vyrobíte na laciném stroji za pár tisíc korun

** Domácí 3D tisk je dnes už finančně dostupný prakticky všem ** Lacinou tiskárnu pořídíte za pár tisíc korun ** Jak vlastně tisk probíhá a jak navrhnout, co vytisknout

Jakub Čížek | 66

16 tipů a vychytávek, se kterými dokonale ovládnete komunitní navigaci Waze

16 tipů a vychytávek, se kterými dokonale ovládnete komunitní navigaci Waze

** Waze není jen navigace – je to i sociální síť s dopravními informacemi ** Mobilní aplikace skýtá široké možnosti nastavení ** Vybrali jsme pro vás 16 nejzajímavějších tipů a triků

Karel Kilián | 48



Aktuální číslo časopisu Computer

Speciál o přechodu na DVB-T2

Velký test herních myší

Super fotky i z levného mobilu

Jak snadno upravit PDF