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, Nemalá cena, Čip, Nová molekula, Polovodičová součást, Gordon, Molekula, Malý výrobce, Vědec, Uhlík, Rané stádium, Výrobní technologie, Výroba, Počítačové komponenty, Hybridní technologie, Uhlíkové vlákno, Nanovlákno, Nový zákon, Lidský vlas

Určitě si přečtěte

Tesla chce změnit nákladní dopravu. Její elektrický náklaďák má ohromující parametry

Tesla chce změnit nákladní dopravu. Její elektrický náklaďák má ohromující parametry

** Tesla představila elektrický kamion ** Má obdivuhodný výkon i dojezd ** Prodávat by se měl už za dva roky

17.  11.  2017 | Vojtěch Malý | 163

30 počítačových brzd, které vám zpomalí Windows

30 počítačových brzd, které vám zpomalí Windows

Na webu najdete hromadu rad, jak zrychlit počítač a Windows. My jsme na to šli opačně a naopak jsme hledali činnosti, které ho nejvíce zpomalují. Toto je třicítka těch základních.

12.  11.  2017 | Jakub Čížek | 90

Elektronika, která nepotřebuje kabel ani baterii. Živí se rádiovým šumem

Elektronika, která nepotřebuje kabel ani baterii. Živí se rádiovým šumem

** Každá elektrická krabička má konektor pro napájení nebo baterii ** Jenže pozor, jednou by to tak nemuselo být ** Drobná elektronika se může živit rádiovými vlnami

14.  11.  2017 | Jakub Čížek | 15

Nejlepší notebooky do 10 tisíc, které si teď můžete koupit

Nejlepší notebooky do 10 tisíc, které si teď můžete koupit

** I pod hranicí desíti tisíc korun existují dobře použitelné notebooky ** Mohou plnit roli pracovního stroje i zařízení pro zábavu ** Nejlevnější použitelný notebook koupíte za pět a půl tisíce

16.  11.  2017 | Stanislav Janů | 52

Do 20 let nebude nikdo vlastnit auta, říká zkušený šéf několika automobilek

Do 20 let nebude nikdo vlastnit auta, říká zkušený šéf několika automobilek

** Bývalý šéf a expert z několika velkých automobilek se vyjádřil k budoucnosti tohoto průmyslu ** Do 20 let „nikdo“ nebude vlastnit auta ** Veškerá doprava bude řešená pomocí velkých logistických platforem

15.  11.  2017 | Karel Javůrek | 74


Aktuální číslo časopisu Computer

Otestovali jsme 5 HDR 4K televizorů

Jak natáčet video zrcadlovkou

Vytvořte si chytrou domácnost

Radíme s koupí počítačového zdroje