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

Témata článku: Budoucnost, Čipy, Uhlík, Výrobní technologie, Počítačové komponenty, Gordon, Nemalá cena

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

11 tipů, jak efektivně a přesně sledovat počasí pomocí internetu

11 tipů, jak efektivně a přesně sledovat počasí pomocí internetu

** Sledujte počasí z více zdrojů a podrobněji, přesněji tak určíte, jaké počasí vás potká na dovolené ** Na webu najdete hromadu pokročilých předpovědí počasí, ale i specializované meteorologické služby ** Vybrali jsme 14 služeb na počasí, které se vám můžou hodit

23.  6.  2017 | Jakub Čížek | 19

Herní počítač vs. Xbox One X: Kvalita obrazu není všechno

Herní počítač vs. Xbox One X: Kvalita obrazu není všechno

** Nový Xbox One X slibuje hraní ve 4K s HDR za 13 tisíc korun ** Aby stejnou kvalitu obrazu zvládl počítač, museli byste za něj dát minimálně dvakrát tolik ** Přesto herní počítače stále svůj smysl mají

24.  6.  2017 | Tomáš Holčík | 58

Nejlepší program pro střih videa na doma: 9 video editorů, ze kterých si vyberete

Nejlepší program pro střih videa na doma: 9 video editorů, ze kterých si vyberete

** Pokročilé střihové programy pro neprofesionální využití stojí do 3 000 Kč, jsou ale i zdarma ** Podpora 4K, hromada editačních funkcí a efektové filtry jsou samozřejmostí ** Vybrali jsme 9 nejzajímavějších programů pro nejrozšířenější operační systém Windows

25.  6.  2017 | Stanislav Janů | 32


Aktuální číslo časopisu Computer

Bojujeme proti Fake News

Dva velké testy: fotoaparáty a NASy

Co musíte vědět o změně evropského roamingu

Radíme s výběrem základní desky