据科技网站CNET报道,周三发行的期刊《自然(Nature)》,将封面留给了斯坦福大学的一个科研团队,他们开发出世界上第一台基于碳纳米管制造的计算机,迈出了挑战“硅芯片”计算机制造主流材料的第一步。
斯坦福大学教授萨巴辛·米特拉(Subhasish Mitra)曾在一次大学发布会中表示:“1998年,第一个碳纳米管被研制出来。人们一直在谈论,碳纳米管取代硅,成为电子产品制造材料的新纪元即将来临。但迄今为止,还很少有使用这种技术制造的全数字系统。”
计算机问世以来,电子元件微型化的进程从未停止,电子设备变得越来越小、越来越强大,同时越来越廉价。事实上,自人类进入信息时代至今,晶体管集成度基本上遵守了“摩尔定律”,即每18个月集成度翻番。但许多人认为,硅作为计算机制造材料之王的时代即将终结。因为随着越来越多的微型晶体管被集成在单一芯片上,加之不可避免的散热等物理限制,这一工作的难度和成本不断提高,效率不断降低。集成工作将难以为继。
斯坦福大学科研团队的另一位成员H.S.飞利浦·黄(H.S.Philip Wong)提到,碳纳米管,即宽度比人类头发的万之一还要细的碳原子长链,有更高效的节能潜力,并且可以“带给我们比硅材料更可观的性能改进”。
人们在欣喜之余也要承认,碳纳米管同样存在问题。这些仅在专业显微镜下可见的“小管子”,并不总能“听话地”排成标准的直线。分散的管道无法像普通晶体管一样“断电”。
该科研团队使用一种类似于“火烧”的方法,去掉了不规则排列的纳米管,并用一种复杂算法克服了其他缺憾。科学家们采用标准芯片制造技术和设计工具,将985个微型纳米管计算机集成在一块芯片晶片上。每个微型纳米管计算机包含178个晶体管,每个晶体管包含10至200个纳米管,设备面积只有6.5平方毫米,能够完成诸如计数、排序、函数切换等任务。
2012年,IBM研究人员曾研发出运行速度是传统硅晶体管三倍的碳纳米管晶体管。同年10月,IBM华盛顿研究中心科学家,成功将1万束甚至更多碳纳米管晶体管排列在一块计算机晶片上,但未能将其连入工作电路。
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