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Nanotubo de carbono de Transistores em Breve Poderá Dar Diminuindo a Lei de Moore um Impulso

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Os nanotubos de carbono (CNTs) tem sido apontado como um potencial material para levar-nos para além dos limites da embargada chips de silício, mas eles já comprovada complicado para a fabricação. Agora cientistas demonstraram uma forma de construir CNT transistores em um comercial de silício planta de fabricação.

Essencialmente CNTs são enrolados em folhas de um átomo de espessura-maravilha material grafeno. Eles são excelentes semicondutores e transporte de portadores de carga muito rapidamente, o que a tornou uma opção promissora para substituir o silício, que está começando a bater fundamentais limites físicos.

No ano passado, uma equipe liderada por engenheiros do MIT inovou com um Microprocessador de 16 bits composta de 15.000 CNT de transistores que poderiam executar um computador básico do programa. O projeto era parte de us $61 milhões, o projeto financiado pela DARPA, mas, apesar usando o padrão da indústria de processos de design do chip ainda era fabricado em um laboratório de pesquisa em vez de usar processos industriais.

Agora, porém, uma equipe composta de muitos dos investigadores desenvolveu um novo processo de que torna possível produzir CNT transistores em comerciais de produção de chips instalações equipamento-padrão. Eles testaram com sucesso a nova abordagem em duas plantas separadas: um comercial de silício unidade de fabricação de execução por Dispositivos Analógicos e um alto volume de semicondutores fundição de execução por SkyWater Tecnologia.

A equipa conseguiu isso por moldar um dos mais populares abordagens para a criação de CNT transistores, em que as bolachas de silicone são mergulhadas em uma solução de CNTs. O problema com implementações anteriores desta abordagem é que ela pode assumir na ordem de dias para que o suficiente CNTs para depositado na bolacha e requer altamente concentrado soluções, que são caros e degradam-se rapidamente como a CNTs em o solução ficar juntos mais rápido.

Assim, os pesquisadores realizaram uma análise rigorosa do processo pelo qual a CNTs depositado na bolacha, detalhado em um papel Natureza Eletrônica. Eles descobriram que envolve um cuidadoso equilíbrio entre as taxas em que as CNTs stick para a bolacha e a taxa na qual eles vêm soltas. Logo no início há muito poucos CNTs na bolacha, por isso a taxa de deposição é muito alta, mas como eles constroem a taxa na qual eles escapar novamente nasce.

Isso resulta em uma taxa de deposição, gradualmente, a idéia de planar até que os dois processos de equilíbrio e o número de CNTs estabiliza. Se a bolacha, em seguida, é removido da solução e secos, depositado CNTs ficar no lugar. Isso levou a equipe para criar duas novas técnicas que iria diminuir a taxa em que CNTs solto e acelerar a taxa em que eles ficam depositados.

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Enquanto abordagens anteriores invocado absorve muito tempo na solução para garantir o suficiente CNTs got depositados, os pesquisadores, em vez disso, levou a cabo uma série de 10 segundos absorve intercaladas com a secagem. Em cada ciclo depositado CNTs são fixos no lugar, e o próximo mergulho tem o mesmo rápida taxa de deposição como um recém-embebido bolacha.

Eles também veio com outra tática em que, em vez de embeber a bolacha em uma solução, eles aplicada uma pequena quantidade da solução sobre a superfície do wafer. O solvente no qual a CNTs são dissolvidos em seguida, começa a evaporar-se, aumentando a concentração da solução e acelerar o processo de deposição.

Ambas estas técnicas podem ser executadas em paralelo, e os pesquisadores mostraram que eles poderiam acelerar o CNT processo de deposição a partir de 48 horas para apenas 150 seconds. Isto foi conseguido em instalações comerciais e conseguiu distribuir uniformemente CNT transistores ao longo de umn indústria-padrão de 200 mm de bolacha.

Há algumas ressalvas. A saída não foi um trabalho chip de computador, apenas uma demonstração do processo de fabricação, e os transistores tinha um portão de comprimento de 130nm, o que é equivalente a batata frita lançado em 2001. O novo processo também só alcançou a CNT uma densidade de cerca de 45 CNTs por micrometer, que ainda está muito abaixo do ideal de 200 previsto pela pesquisa anterior.

No entanto, os pesquisadores também realizaram uma análise da relação entre a CNT e a densidade de eficiência energética resultante fichas e descobriu que, mesmo em baixas densidades, a economia pode ser significativa. Até mesmo uma densidade de 25 resultará em uma de 2,5 X aumentar a eficiência energética, em comparação com 1,4 X aumentar o esperado a partir do deslocamento a partir de hoje 7nm de silício processo para a próxima geração de 5nm um.

Enquanto ele ainda é um longo caminho para converter esta descoberta em um trabalho chip, é um passo significativo no sentido de o futuro de de alto desempenho CNT computing. A Lei de Moore pode obter um tiro no braço, assim como mais necessita dela.

Crédito da imagem: Dean Simone de Pixabay

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