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3D碳纳米管计算机芯片问世 运行速度可达现有芯片的1000倍

2015-10-09

  兩年后的今天,科學(xué)家讓這款芯片成為時(shí)髦的3D碳納米管計(jì)算機(jī)芯片,我們不禁感嘆科學(xué)家的想象力,就連新的堆疊方式都能讓計(jì)算機(jī)芯片提高1000倍的速度,必須手工點(diǎn)個(gè)贊!

  美國研究人員表示,他們使用碳納米管替代硅為原料,讓存儲(chǔ)器處理器采用三維方式堆疊在一起,降低了數(shù)據(jù)在兩者之間的時(shí)間,從而大幅提高了計(jì)算機(jī)芯片的處理速度,運(yùn)用此方法研制出的3D芯片的運(yùn)行速度有可能達(dá)到目前芯片的1000倍。

  研究人員之一、斯坦福大學(xué)電子工程學(xué)博士候選人馬克斯·夏拉克爾解釋道,阻礙計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的“攔路虎”在于,數(shù)據(jù)在處理器和存儲(chǔ)器之間來回切換耗費(fèi)了大量的時(shí)間和能量。然而,解決這個(gè)問題非常需要技巧。存儲(chǔ)器和中央處理器(CPU)不能放在同一塊晶圓上,因?yàn)楣杌A必須被加熱到1000攝氏度左右;而硬件中的很多金屬原件在此高溫下就被融化了。

  為此,夏拉克爾和導(dǎo)師薩布哈斯·米特拉等人將目光投向了碳納米管。夏拉克爾說,碳納米管具有重量輕、六邊形結(jié)構(gòu)連接完美的特點(diǎn),能在低溫下處理,與傳統(tǒng)晶體管相比,其體積更小,傳導(dǎo)性更強(qiáng),并能支持快速開關(guān),因此其性能和能耗表現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)硅材料。

  但利用碳納米管制造芯片并非易事。首先,碳納米管的生長方式非常不好控制;其次,存在的少量金屬性碳納米管會(huì)損害整個(gè)芯片的性能。研究人員想方設(shè)法解決了這些問題,并于2013年制造出全球首臺(tái)碳納米管計(jì)算機(jī)。然而,這臺(tái)計(jì)算機(jī)既慢又笨重,且只有幾個(gè)晶體管。

  現(xiàn)在,研究人員更進(jìn)了一步,研發(fā)了一種讓存儲(chǔ)器和晶體管層層堆積的方法,新的3D設(shè)計(jì)方法大幅降低了數(shù)據(jù)在晶體管和存儲(chǔ)器之間來回的“通勤”時(shí)間,新結(jié)構(gòu)的計(jì)算速度為現(xiàn)有芯片的1000倍。而且,該研究團(tuán)隊(duì)還利用芯片新架構(gòu),研制出了多個(gè)傳感器晶圓,可用于探測(cè)紅外線、特定化學(xué)物質(zhì)等。接下來,他們打算對(duì)這套系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí),制造更大更復(fù)雜的芯片。


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