3D碳奈米管電腦晶片問世
- 發佈時間：2015-09-22 02:29:56 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京9月21日電 （記者劉霞）美國研究人員表示，他們使用碳奈米管替代硅為原料，讓記憶體和處理器採用三維方式堆疊在一起，降低了數據在兩者之間的時間，從而大幅提高了電腦晶片的處理速度，運用此方法研製出的3D晶片的運作速度有可能達到目前晶片的1000倍。
研究人員之一、斯坦福大學電子工程學博士候選人馬克斯·夏拉克爾解釋道，阻礙電腦運作速度的“攔路虎”在於，數據在處理器和記憶體之間來回切換耗費了大量的時間和能量。然而，解決這個問題非常需要技巧。記憶體和中央處理器（CPU）不能放在同一塊晶圓上，因為硅基晶圓必須被加熱到1000攝氏度左右；而硬體中的很多金屬原件在此高溫下就被融化了。
為此，夏拉克爾和導師薩布哈斯·米特拉等人將目光投向了碳奈米管。夏拉克爾説，碳奈米管具有重量輕、六邊形結構連接完美的特點，能在低溫下處理，與傳統電晶體相比，其體積更小，傳導性更強，並能支援快速開關，因此其性能和能耗表現遠遠好于傳統硅材料。
但利用碳奈米管製造晶片並非易事。首先，碳奈米管的生長方式非常不好控制；其次，存在的少量金屬性碳奈米管會損害整個晶片的性能。研究人員想方設法解決了這些問題，並於2013年製造出全球首臺碳奈米管電腦。然而，這台電腦既慢又笨重，且只有幾個電晶體。
現在，研究人員更進了一步，研發了一種讓記憶體和電晶體層層堆積的方法，新的3D設計方法大幅降低了數據在電晶體和記憶體之間來回的“通勤”時間，新結構的計算速度為現有晶片的1000倍。而且，該研究團隊還利用晶片新架構，研製出了多個感測器晶圓，可用於探測紅外線、特定化學物質等。接下來，他們打算對這套系統進行升級，製造更大更複雜的晶片。
總編輯圈點
電子元件的進化歷程從未停止，它們變得越來越小、越來越強大，同時越來越廉價，與此同時，科學家從來沒有停止過對於速度的追求。兩年前的秋天，斯坦福大學的一個科研團隊開發出世界上第一台基於碳奈米管製造的電腦，邁出了挑戰“硅晶片”電腦製造主流材料的第一步；兩年後的今天，科學家讓這款晶片成為時髦的3D碳奈米管電腦晶片，我們不禁感嘆科學家的想像力，就連新的堆疊方式都能讓電腦晶片提高1000倍的速度，必須手工點個讚！
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