Tietokoneen suorituskykyä ei mitata sen nopeudella, vaan toiminnoilla, joita se pystyy tekemään. Näin otettiin käyttöön floppi, joka tarkoittaa…

Tietokoneen suorituskykyä ei mitata sen nopeudella, vaan sen toiminnoilla. Näin otettiin käyttöön floppi, joka tarkoittaa, kuinka monta liukulukuoperaattoria tietokone pystyy suorittamaan sekunnissa.

Tällä vuosikymmenellä tietojenkäsittelymme on saavuttanut ilmiön nopeuden of lähes 100 petaflopsia ja seuraavan vuosikymmenen aikana tähtäämme 1000 Zettaflopsin nopeuteen. Mutta rajoituksena on, että Mooren laki on melkein saavuttanut ekstrapolointinsa ja näin ollen jos yritämme tehdä transistoreista pienemmät, vastaavasti porteista tulee pieniä ja ohuita ja sitten kvanttimekaniikka tulee skenaarioon ja kaikki elektronit kulkevat portin läpi. riippumatta sen päälle/pois-tilasta kvanttivirityksen vuoksi (elektroni katoaa portin toiselle puolelle ja ilmestyy uudelleen toiselle puolelle.)

No, tähän ongelmaan oli monia ratkaisuja, kuten optoelektroniikka, koneoppiminen jne., mutta ydinlaitteistotasolla on grafeeniprosessorit, jotka käyttävät hiilinanoputkia, mikä eliminoi elektronien virityksen haitan. Koska elektronit eivät liiku kovinkaan nopeammin hiilessä piiiin verrattuna, voimme itse asiassa ohjata niitä ja moduloida portteja vastaavasti.

MITÄ GRAFEENI ON?

Jos sinulla on nelikulmainen grafiittilaatta, kuorit irti kerroksen, jonka paksuus on 1 atomi ja joka tunnetaan grafeenina. Kovempi kuin timantti, mutta joustavampi kuin kumi; sitkeämpi kuin teräs mutta kevyempi kuin alumiini. Grafeeni on tähän mennessä vahvin tunnettu materiaali.

Grafeeni on noussut yhdeksi lupaavimmista nanomateriaaleja ainutlaatuisen erinomaisten ominaisuuksiensa ansiosta:

1. Paras lämmönjohdin tähän asti.
2. Optisesti läpinäkyvä.
3. Se on kevyt mutta niin tiheä, että se ei läpäise kaasuja, kuten heliumia.
4. Sen elektronien liikkuvuus on noin 112.3 kertaa nopeampi kuin piin.

HIILIEN NANOTUBIT GRAFEENISTA

Jos grafeeni on vain atomin paksuinen hiililevy, hiilinanoputket ovat eräänlainen rullattu versio grafeenista. Ne ovat kevyitä ja vahvoja kuin teräs ja tehokkaimmin niissä oli ensisijaisesti kaikki grafeenin ominaisuudet. Mutta kaikkein olennaisinta materiaalitieteilijöille, he ovat lähes täydellinen puolijohde. Itse asiassa neuromorfisessa laskennassa, josta puhumme, kaikki neuronit on toteutettu hiilinanoputkella laitteistotasolla.

Tässä on lyhyt katsaus yhdestä hienoimmista ja edistyneimmistä siruista, jotka on valmistettu kaikista nousevista nanoteknologiasta, RISC-V-RV16XNano .

RISC-V-RV16XNano

Ryhmä MIT:n analogisen osaston insinöörejä rakensi tämän sirun, joka on suurin koskaan tunnettu siru, joka on valmistettu CNT:illä.

Sillä on ainoa mahdollisuus korvata 100 klassista tietokonetta yli 1700 ZetaFlopsin laskentanopeudella.

Yli 10,000,000 14,702 3,762 CNT:tä käytettiin muodostamaan 16 16 CMOS-hiili-nanoputkikenttätransistoria (CNTFET), jotka oli edelleen järjestetty 1.8 XNUMX digitaaliseen logiikkalohkoon, jotka yhdessä toimivat XNUMX-bittisenä mikrokontrolleriluokan CPU:na – erityisesti RVXNUMXX:n kanssa. normaali käyttöjännite XNUMXV.

Vaikka sen toteutustaso on kaukana nykyaikaisesta suorittimesta, se suoritti ohjelman, joka antoi viestin: "Hei maailma! Olen RV16XNano, valmistettu CNT:istä".

Tämä vuonna 2013 valmistettu nanosiru avasi juuri nopeiden tietojenkäsittelyn oven tarkoilla tuloksilla. Ehkä seuraavan 20-30 vuoden aikana voit kuvitella pelaavasi IGI2:ta supertietokoneessa kotonasi :).

Mutta kuten kaikilla teknologisilla materiaaleilla, on olemassa termi "edut ja kartiot", ja myös CNT:illä oli se.

Mitä vikaa hiilinanoputkissa on?

Sen jälkeen kun hiilinanoputket löydettiin vuonna 2004, ihmiset alkoivat tunnistaa niiden potentiaalia "molekyylisinä" johtoina, mikä vaikuttaa erittäin siistiltä. Niiden houkutteleviin ominaisuuksiin liittyy kuitenkin useita varoituksia. Ne ovat taipuvaisia ​​aggregoitumaan nipuiksi, jotka tuhoavat transistorin suorituskyvyn, nanoputkien syntetisoiminen tietyillä kiraalisuuksilla on edelleen epäkäytännöllistä IC-tarkoituksiin, ja transistorin tyypin ohjaaminen transistorien tuottamiseksi täydentävillä n- ja p-tyyppisillä polariteeteilla, jotka ovat keskeisiä CMOS-tekniikalle, on samoin ongelmallista. . Tutkijat tunnistivat joukon ratkaisuja näihin ongelmiin: RINSE (inkuboitujen nanoputkien poistaminen selektiivisen kuorinnan avulla), MIXED (metallirajapintojen suunnittelu ja sähköstaattinen doping) ja DREAM (kestävyyden suunnittelu metallisia CNT:itä vastaan).

Joka tapauksessa osa ongelmista on edelleen ratkaisematta ja tutkimukset jatkuvat. Mutta abstraktilla laitteistotasolla voimme päätellä, että grafeeniprosessorit ovat tietojenkäsittelyn ydin, eikä niillä ole tunnettuja rajoituksia toisin kuin Siliconsissa, kunnes seuraava Gordon Moore keksii lain :3

 

Lähde: Grafeeniprosessorit ja hiilinanoputkien nousu | kirjoittanut Rahul Saha | Keskikokoinen