Vedci stavajú CPU bez kremíka pomocou uhlíkových nanorúrok



It is no secret that silicon manufacturing is an expensive and difficult process which requires big investment and a lot of effort to get right. Take Intel's 10 nm for example. It was originally planned to launch in 2015, but because of technical difficulties, it got delayed for 2019. That shows how silicon scaling is getting more difficult than ever, while costs are rising exponentially. Development of newer nodes is expected to cost billions of Dollars more, just for the research alone and that is not even including the costs for the setting up a manufacturing facility. In order to prepare for the moment when the development of ever-decreasing size nodes becomes financially and physically unfeasible, researchers are exploring new technologies that could replace and possibly possess even better electrical properties than silicon. One such material (actually a structure made from it) is Carbon Nanotube or CNT in short.

Vedci z MIT v spolupráci s vedcami spoločnosti Analog Devices úspešne vybudovali procesor založený na architektúre RISC-V, ktorý využíva výlučne CNT. Tento procesor s názvom RV16X Nano je v súčasnosti schopný vykonávať iba klasický program Hello World. CNT je prírodný polovodič, avšak pri výrobe sa vyrába ako kovová nanorúrka. Dôvodom je skutočnosť, že kovové nanorúrky sa ľahšie integrujú do výrobného ekosystému. Má mnoho problémov vo výrobe, pretože CNT majú tendenciu sa náhodne umiestňovať v osiach XYZ. Vedci z MIT a analógových zariadení vyriešili tento problém tak, že vytvorili dostatočne veľké povrchy, aby bolo dosť dobre umiestnených dostatok náhodných skúmaviek. CPU je založený na architektúre RISC-V, najmä je navrhnutý tak, aby spracovával 32-bitové inštrukcie v 16-bitovom dizajne adresy so širokou pamäťou. Pretože všetky fázy plynovodu CPU (Instruction Fetch, Decode, Register Read, Execute a Write Back) majú šírku 16 bitov, CPU sa oficiálne deklaruje ako 16-bitové. Používa 14 000 logických brán, ako napríklad AND alebo NOT, aby sa stal plne funkčným dizajnom. Vďaka starostlivej manipulácii s nanotrubicami sa vedcom podarilo vytiahnuť 100% výťažok, čo znamená, že všetkých 14 000 brán pracovalo správne. Tu je priebeh vykonávania programu Hello World (hoci to nie je presne Crysis, vzhľadom na pozíciu tejto technológie je to celkom pôsobivý úspech): The technology isn't perfect, yet. The chip ran at a very low clock speed of only 10 kHz, which means that your average CPU is an order of magnitude faster than this. With all of the flaws, this demonstration is an important achievement for the technology - a proof of concept. It shows that you are able to manufacture a working example of CPU based on something that doesn't require silicon and possibly is even better than it. We just haven't perfected all of the bits and pieces required to get CNTs at the same level of performance we already have. Sources: Nature Magazine, ArsTechnica