3D碳納米管計算機芯片問世 運行速度可達現(xiàn)有芯片的1000倍
2015-10-08 15:39:15 n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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)連接完美的特點，能在低溫下處理，與傳統(tǒng)晶體管相比，其體積更小，傳導性更強，并能支持快速開關(guān)，因此其性能和能耗表現(xiàn)遠遠好于傳統(tǒng)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(shè)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(xiàn)在，研究人員更進了一步，研發(fā)了一種讓存儲器和晶體管層層堆積的方法，新的3D設(shè)計方法大幅降低了數(shù)據(jù)在晶體管和存儲器之間來回的“通 勤”時間，新結(jié)構(gòu)的計算速度為現(xiàn)有芯片的1000倍。而且，該研究團隊還利用芯片新架構(gòu)，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(zhì)等。接 下來，他們打算對這套系統(tǒng)進行升級，制造更大更復雜的芯片。
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