Группа исследователей из Стэндфордского университета продвинулась на шаг ближе к ответу на вопрос о том, что случится, когда кремний, являющийся стандартным материалом в микроэлектронных схемах, достигнет своего фундаментального лимита использования в миниатюрных транзисторах.
В своей статье в журнале Nature в среду, ученые написали, что они смогли построить рабочий компьютер, хотя и довольно примитивный, полностью построенный на углеродных нанотрубках. Нанотрубки, являющиеся цилиндрическими молекулами, имеют большой потенциал по миниатюризации, ускорению и снижению энергопотребления, хотя и проявили себя довольно сложным для работы материалом.
Robust Systems Group из Стэндфордского университета, однако показала выдающийся прогресс за последние 18 месяцев, пройдя путь от изготовления отдельных транзисторов на нанотрубках до простых электронных цепей, созданных путем соединения транзисторов, а на этой неделе даже компьютера, сделанного путем сборки 142 транзисторов с низким энергопотреблением.
Пока стэндфордский компьютер собран из транзисторов, которые являются громадными по индустриальным меркам – один микрон против 22 нанометров – это то, что компьютерные специалисты называют «машиной Тьюринга», которая может выполнять любые вычисления, если ей дать достаточно времени.
«Она может запускать две программы одновременно, счетную программу и сортировку», сказал Х.С. Филип Вонг, инженер-электрик из Стэндфордского университета, и один из лидеров группы. «Мы провели огромное количество времени над ней, а если быть точным, то над ней трудились два поколения студентов».
Компьютер основан на наборе из 20 инструкций, используемых коммерческими MIPS микропроцессорами, которые сами по себе были спроектированы исследователями из Стэнфорда, под руководством текущего президента Джона Хеннеси в 80-е годы.
«Мне кажется, что это действительно большой кусок работы», сказал Супратик Гуха, руководитель отделения физики в Исследовательском центре Томаса Дж. Уотсона. «Это примитивная демонстрация того, что углеродные нанотрубки могут быть использованы для постройки универсального компьютера, или полной машины Тьюринга. Это конечно не наиболее эффективный компьютер, но не это было целью. Это всего лишь первые шаги».
Исследователи понимают, что их устройство – это не научный прорыв, но знаковая демонстрация возможности работы с материалом, отличным от кремния с высокой точностью.
Они также настаивают на том, что их исследовательский проект был полностью совместим с производственными процессами, используемыми в индустриальных стандартах, основанных на кремнии. Таким образом можно предположить, что в будущем можно будет строить гибридные чипы, используя углеродные нанотрубки в определенных местах, и так продлить жизнь кремния в компьютерах.
Исследователи заявляют, что они горды своим крошечным прототипом. «Это по большей части компьютер, и мы можем делать с ним все, что нужно», сказал Макс Шулакер, выпускник Стэнфорда, являющийся одним из лидеров исследовательской группы. «В принципе мы могли бы запустить на нем и 64-битную Windows, но это бы заняло миллионы лет».