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3D碳納米管計算機芯片問世

點擊次數:  更新時間:2015-09-23 10:12:43  【打印此頁】  【關閉

碳納米管使存儲器和處理器能采用三維方式堆疊在一起,從而大幅提高了芯片的運行速度。

美國研究人員表示,他們使用碳納米管替代硅為原料,讓存儲器和處理器采用三維方式堆疊在一起,降低了數據在兩者之間的時間,從而大幅提高了計算機芯片的處理速度,運用此方法研制出的3D芯片的運行速度有可能達到目前芯片的1000倍。 

研究人員之一、斯坦福大學電子工程學博士候選人馬克斯·夏拉克爾解釋道,阻礙計算機運行速度的“攔路虎”在于,數據在處理器和存儲器之間來回切換耗費了大量的時間和能量。然而,解決這個問題非常需要技巧。存儲器和中央處理器(CPU)不能放在同一塊晶圓上,因為硅基晶圓必須被加熱到1000攝氏度左右;而硬件中的很多金屬原件在此高溫下就被融化了。 

為此,夏拉克爾和導師薩布哈斯·米特拉等人將目光投向了碳納米管。夏拉克爾說,碳納米管具有重量輕、六邊形結構連接完美的特點,能在低溫下處理,與傳統晶體管相比,其體積更小,傳導性更強,并能支持快速開關,因此其性能和能耗表現遠遠好于傳統硅材料。

但利用碳納米管制造芯片并非易事。首先,碳納米管的生長方式非常不好控制;其次,存在的少量金屬性碳納米管會損害整個芯片的性能。研究人員想方設法解決了這些問題,并于2013年制造出全球首臺碳納米管計算機。然而,這臺計算機既慢又笨重,且只有幾個晶體管。 

現在,研究人員更進了一步,研發了一種讓存儲器和晶體管層層堆積的方法,新的3D設計方法大幅降低了數據在晶體管和存儲器之間來回的“通勤”時間,新結構的計算速度為現有芯片的1000倍。而且,該研究團隊還利用芯片新架構,研制出了多個傳感器晶圓,可用于探測紅外線、特定化學物質等。接下來,他們打算對這套系統進行升級,制造更大更復雜的芯片。

文章來源:科技日報

網站鏈接:http://www.cas.cn/kj/201509/t20150922_4428374.shtml


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