Wydajność komputera nie jest mierzona jego szybkością, ale operacjami, które może wykonać. W ten sposób wprowadzono flop, co oznacza liczbę…

Wydajność komputera nie jest mierzona jego szybkością, ale operacjami, które może wykonać. W ten sposób wprowadzono flop, który oznacza liczbę operatorów zmiennoprzecinkowych, które urządzenie obliczeniowe może wykonać na sekundę.

W tej dekadzie nasze obliczenia osiągnęły fenomenalną prędkość of prawie 100 petaflopów iw ciągu następnej dekady dążymy do prędkości 1000 Zettaflops. Ale ograniczeniem jest to, że prawo Moore'a prawie osiągnęło swoją ekstrapolację, a zatem jeśli spróbujemy zmniejszyć tranzystory, odpowiednio bramki staną się małe i cienkie, a wtedy do scenariusza wejdzie mechanika kwantowa i wszystkie elektrony przejdą przez bramkę niezależnie od stanu włączenia/wyłączenia dzięki tunelowaniu kwantowemu (elektron znika po jednej stronie bramki i pojawia się ponownie po drugiej stronie).

Cóż, było wiele rozwiązań tego problemu, takich jak optoelektronika, uczenie maszynowe itp., ale to z rdzeniem sprzętowym to procesory grafenowe wykorzystujące nanorurki węglowe, co eliminuje wadę tunelowania elektronów. Ponieważ elektrony nie poruszają się bardzo szybciej w węglu w porównaniu z krzemem, możemy je kontrolować i odpowiednio modulować bramki.

CO TO JEST GRAFEN?

Jeśli masz prostokątną płytę grafitową, odrywasz warstwę, której grubość wynosi 1 atom, a ta warstwa jest znana jako grafen. Twardszy niż diament, ale bardziej elastyczny niż guma; twardszy niż stal, ale lżejszy niż aluminium. Grafen jest do tej pory najsilniejszym znanym materiałem.

Grafen okazał się jednym z najbardziej obiecujących nanomateriały ze względu na unikalne połączenie doskonałych właściwości:

1. Najlepszy przewodnik ciepła do tej pory.
2. Optycznie przezroczysty.
3. Jest lekki, ale tak gęsty, że nie przepuszcza gazów jak hel.
4. Jego ruchliwość elektronów jest około 112.3 razy szybsza niż krzemu.

NANORUBY WĘGLOWE Z GRAFENU

Jeśli grafen jest warstwą węgla o grubości zaledwie jednego atomu, to nanorurki węglowe są zwiniętą wersją grafenu. Są lekkie i mocne jak stal, a najefektywniej posiadają wszystkie właściwości grafenu. Ale najbardziej istotne dla naukowców zajmujących się materiałami są prawie doskonałe półprzewodniki. Rzeczywiście, neuromorficzne przetwarzanie, o którym mówimy, ma wszystkie swoje neurony zaimplementowane przez nanorurki węglowe na poziomie sprzętowym.

Oto krótki przegląd jednego z najlepszych i najbardziej zaawansowanych chipów wykonanych z każdej wschodzącej nanotechnologii, RISC-V-RV16XNano.

RISC-V-RV16XNano

Grupa inżynierów z MIT, Departament Analog, zbudowała ten układ, który jest największym znanym układem wyprodukowanym przy użyciu CNT.

Ma jedyny potencjał, by zastąpić setki klasycznych komputerów swoją szybkością obliczeniową ponad 100ZetaFlops.

Ponad 10,000,000 14,702 3,762 CNT zostało użytych do utworzenia 16 16 tranzystorów polowych CMOS z nanorurek węglowych (CNTFET), które zostały następnie ułożone w 1.8 cyfrowe bloki logiczne, które razem działały jako XNUMX-bitowy procesor klasy mikrokontrolera — w szczególności RVXNUMXXNano posiadający standardowe napięcie robocze XNUMXV.

Chociaż jego poziom implementacji jest daleki od współczesnego procesora, to wykonał program, który wysłał komunikat: „Witaj świecie! Jestem RV16XNano, zrobiony z CNT".

Ten nano-chip, wyprodukowany w 2013 roku, właśnie otworzył drzwi szybkich komputerów z dokładnymi wynikami. Może w ciągu najbliższych 20 do 30 lat możesz sobie wyobrazić grę w IGI2 w superkomputerze w swoim domu :).

Ale jak każdy materiał technologiczny, istnieje termin zwany „zaletami i stożkami”, a CNT również go posiadały.

Co jest nie tak z nanorurek węglowych?

Po odkryciu nanorurek węglowych w 2004 roku ludzie zaczęli dostrzegać ich potencjał jako „molekularnych” drutów, co wydaje się niezwykle fajne. Jednak ich atrakcyjne atrybuty mają wiele zastrzeżeń. Są one podatne na agregację w wiązki, które obniżają wydajność tranzystora, synteza nanorurek o określonych chiralnościach pozostaje niepraktyczna dla celów układów scalonych, a sterowanie typem tranzystora w celu wytworzenia tranzystorów z komplementarnymi polaryzacjami typu n i p, kluczowymi dla technologii CMOS, jest podobnie problematyczne . Badacze zidentyfikowali szereg rozwiązań tych problemów: RINSE (usuwanie inkubowanych nanorurek poprzez selektywną eksfoliację), MIXED (inżynieria interfejsu metalicznego skrzyżowana z domieszkowaniem elektrostatycznym) oraz DREAM (projektowanie odporności na metaliczne CNT).

Zresztą niektóre problemy wciąż pozostają nierozwiązane i trwają badania. Ale na abstrakcyjnym poziomie sprzętu możemy stwierdzić, że procesory grafenowe są kwintesencją informatyki i nie mają znanych ograniczeń w przeciwieństwie do krzemów, dopóki następny Gordon Moore nie wymyśli prawa:3

 

Źródło: Procesory grafenowe i rozwój nanorurek węglowych | autor: Rahul Saha | Średni