Stanford-forskere demonstrerer kulstof nanorør-baseret computerchip

(Phys.org) – Et forskerhold fra Stanford University ledet af lektor Subhasish Mitra og ledet af professor Philip Wong, har demonstreret en computerchip baseret på transistorer lavet af kulstof nanorør. Demonstrationen fandt sted på dette års International Solid-State Circuits Conference afholdt i San Francisco.

Transistorer har selvfølgelig blevet mindre i løbet af de sidste par årtier, efterhånden som ingeniører forsøger at pakke mere computerkraft på chips, der er små nok til at passe på smartphones og andre elektroniske enheder. Der er en grænse, selvom, til, hvor små sådanne kredsløb kan laves ved hjælp af silicium - det materiale, som moderne computere er bygget på. Af den grund, forskere har ledt efter alternative materialer, der kan bruges i stedet - materialer, der kan det samme som silicium, men i en meget mindre størrelse. Transistorer i dag falder nogenlunde i 20nm-området - ingeniører ønsker at reducere det til det halve, eller bedre, men at forsøge at gøre det ved hjælp af silicium vil ikke være muligt på grund af det begrænsede antal atomer i siliciummolekyler.

For at skabe fremtidens transistorer, forskere har kigget på halvledende kulstof nanorør - de er meget ledende, kan fremstilles i en meget mindre størrelse end silicium, og kan skifte ved meget høje hastigheder. I øjeblikket er ventetiden i at finde ud af, hvordan man dyrker dem uden en høj fejlrate. De bedste metoder producerer i øjeblikket nanorør i bundter, hvor op til 30 procent af dem er metalliske i stedet for halvledende - hvilket naturligvis er uacceptabelt at bruge til fremstilling af computerchips. Eller det har i det mindste været den konventionelle tankegang. Ved at demonstrere en funktionel computerchip baseret på kulstof nanorør, holdet fra Stanford har vist, at det måske er muligt at omgå sådanne fejlfrekvenser.

Grunden til, at fejlraterne for nanorør er så høje, er på grund af den måde, de opstår på – de er vokset, som krystaller, snarere end opdigtet, og som alt andet, der vokser, der er ufuldkommenheder - så på nuværende tidspunkt synes der ikke at være en vej uden om problemet. Værre endnu, de vokser ikke i pæne glatte linjer – i stedet har de kurver og bøjninger, som har en tendens til at give problemer med at forbinde dem sammen og bidrage til uregelmæssigheder i skift. På grund af disse problemer tog forskerne en anden tilgang - i stedet for at forsøge at få nanorørene til at vokse på mere forudsigelige måder, de sætter dem sammen på en sådan måde, at de korrigerer for de fejl, der opstår, når de grupperes som en transistor.

Holdet gav ikke specifikke detaljer om, hvordan de korrigerede fejlene produceret af nanorørene, men de demonstrerede, at det var blevet gjort ved at bygge en chip, der var i stand til at konvertere et analogt signal til et digitalt - det er en meget almindelig computerfunktion, såsom at konvertere fingerstryg på en smartphone til signaler, som processoren kan forstå. På konferencen, holdet tilsluttede deres chip til en hånd lavet af træ, at når man rører ved, reagerede ved at simulere rystende hænder.

Ved at skabe en nanorør-baseret computerchip har holdet demonstreret, at det kan lade sig gøre - hvad der dog stadig mangler at blive set, er, om forskning i fremtiden vil føre til skalering, der vil give mulighed for deres brug i faktiske computere.

© 2013 Phys.org