211service.com
Stenfordas pētnieki veido sarežģītas shēmas, kas izgatavotas no oglekļa nanocaurulēm
Stenfordas universitātes pētnieki ir izveidojuši vienu no vissarežģītākajām ķēdēm no oglekļa nanocaurulēm. Viņi pagājušajā nedēļā demonstrēja vienkāršu rokas kratīšanas robotu ar sensora interfeisa ķēdi Starptautiskā cietvielu shēmu konference Sanfrancisko.
Oglekļa sarežģītība: Šī vafele ir veidota ar sarežģītu oglekļa nanocaurules shēmu, kas kalpo kā sensora saskarne.
Tā kā silīcija tranzistori mūsdienu datoros sasniedz savas fiziskās robežas, pusvadītāju rūpniecība meklē alternatīvas, un viena no daudzsološākajām ir oglekļa nanocaurules. Mazie tranzistori, kas izgatavoti no šiem nanomateriāliem, ir ātrāki un energoefektīvāki nekā silīcija tranzistori, un datoru modeļi paredz, ka oglekļa nanocauruļu procesori varētu būt par kārtu mazāk enerģijas izsalkuši. Taču ir izrādījies grūti pārvērst atsevišķus tranzistorus sarežģītās darba shēmās (skatiet Kā izveidot nanodatoru).
Demonstrācijas oglekļa nanocaurules shēma pārveido analogo signālu no kondensatora — tāda paša veida sensora, kas atrodams daudzos skārienekrānos — digitālā signālā, kas ir saprotams ar mikroprocesoru. Stenfordas pētnieki uzlika koka manekena roku ar kapacitatīvo slēdzi plaukstā. Kad kāds satvēra roku, ieslēdzot slēdzi, nanocaurules ķēde nosūtīja signālu uz datoru, kas aktivizēja robota rokas motoru, kustinot to uz augšu un uz leju, lai paspiestu cilvēka roku.
Citi pētnieki jau iepriekš ir demonstrējuši vienkāršas nanocauruļu shēmas, taču šī ir līdz šim vissarežģītākā, un tā arī parāda, ka nanocaurules tranzistorus var izgatavot ar lielu ražīgumu, saka. Subhašišs Mitra , elektrotehnikas un datorzinātņu asociētais profesors, kurš vadīja darbu ar Filips Vongs , Stenfordas elektrotehnikas profesors.
Nanocaurules ķēde joprojām ir salīdzinoši lēna - tās tranzistori ir lieli un tālu viens no otra, salīdzinot ar jaunākajām silīcija shēmām. Bet darbs ir svarīgs eksperimentāls oglekļa nanocauruļu skaitļošanas tehnoloģijas potenciāla demonstrācija.
Tas parāda, ka oglekļa nanocaurules tranzistorus var integrēt loģiskajās shēmās, kas darbojas ar zemu spriegumu, saka Ārons Franklins , kurš izstrādā nanocauruļu elektroniku IBM Watson pētniecības centrā. Šo varoņdarbu ir pierādījusi Franklina grupa viena tranzistora līmenī, un citi ir pierādījuši, ka tas ir teorētiski iespējams, taču ir svarīgi to redzēt sarežģītā shēmā, saka Franklins.
Darbs ar oglekļa nanocaurulēm rada daudz izaicinājumu — pat 30 procenti no tiem ir metāliski, nevis pusvadītāji, un tas var izdegt ķēdi. Nanocaurulēm ir arī tendence augt spageti līdzīgā mudžeklī, kas var izraisīt ķēžu neparedzamu pārslēgšanos. Stenfordas grupas pieeja ir strādāt ar to nepilnībām, izstrādājot kļūdām izturīgas ķēžu projektēšanas metodes, kas ļauj viņiem izveidot shēmas, kas darbojas pat tad, ja sākuma materiāli ir bojāti. Mēs vēlamies palielināt ķēdes sarežģītību, pēc tam atgriezties pie būvniecības metožu uzlabošanas un pēc tam izveidot sarežģītākas shēmas, saka Vongs.
Tas neatšķiras no silīcija sākuma dienām, saka Ašrafs Alams , Purdjū universitātes elektrotehnikas un datortehnikas profesors. Salīdzinot ar mūsdienu silīcija viedtālruņu un superdatoru elektroniku, pirmie silīcija tranzistori bija sliktas kvalitātes, tāpat kā pirmās integrētās shēmas. Taču silīcijs pārvarēja savas augšanas sāpes, un pusvadītāju rūpniecība pilnveidoja arvien blīvāku integrālo shēmu bloku izveidi, kas sastāv no arvien mazākiem tranzistoriem.
Variācijas un nepilnības būs gaiss, ko mēs elpojam pusvadītāju tehnoloģijā, saka Vongs ne tikai tiem, kas strādā ar jauniem materiāliem, bet arī parastajām silīcija tehnoloģijām. Mūsdienu modernajās mikroshēmās tiek izmantoti 22 nanometru tranzistori — miljardiem katrā mikroshēmā — un to veiktspēja atšķiras ļoti maz; pusvadītāju rūpniecība ir apguvusi šo mazo ierīču izgatavošanu milzīgos mērogos un ar ļoti augstu ražīgumu.
Vēlme nepārtraukti miniaturizēt tranzistorus, vienlaikus saglabājot rūpīgu kvalitātes kontroli, ir ļāvusi izmantot dažādas tehnoloģijas, sākot no viedtālruņiem un superdatoriem. Bet neizbēgami trūkumi atsevišķu atomu līmenī drīz novedīs pie veiktspējas izmaiņām, kas būs jāņem vērā ķēdes projektēšanā. Kļūdām tolerantam dizainam ir jābūt daļai no turpmākā ceļa, jo mēs nekad nesaņemsim materiālus pilnīgi perfektus, saka Vongs.