美国新型3D碳纳米管芯片可使运行速度达现有1000倍!

来源:IT168 作者:------ 时间:2015-09-23 11:08

芯片 处理器

  美国研究人员表示,他们使用碳纳米管替代硅为原料,让存储器和处理器采用三维方式堆叠在一起,降低了数据在两者之间的时间,从而大幅提高了计算机芯片的处理速度,运用此方法研制出的3D芯片的运行速度有可能达到目前芯片的1000倍!

  研究人员之一、斯坦福大学电子工程学博士候选人马克斯·夏拉克尔解释道,阻碍计算机运行速度的“拦路虎”在于,数据在处理器和存储器之间来回切换耗费了大量的时间和能量。

  碳纳米管使存储器和处理器能采用三维方式堆叠在一起,从而大幅提高了芯片的运行速度。不过解决这个问题非常需要技巧,存储器和中央处理器(CPU)不能放在同一块晶圆上,因为硅基晶圆必须被加热到1000摄氏度左右;而硬件中的很多金属原件在此高温下就被融化了。

  夏拉克尔和导师萨布哈斯·米特拉等人将目光投向了碳纳米管。夏拉克尔说,碳纳米管具有重量轻、六边形结构连接完美的特点,能在低温下处理,与传统晶体管相比,其体积更小、传导性更强,能支持快速开关,因此其性能和能耗表现远远好于传统硅材料。

  利用碳纳米管制造芯片并非易事,首先碳纳米管的生长方式非常不好控制。其次,存在的少量金属性碳纳米管会损害整个芯片的性能。研究人员想方设法解决了这些问题,并于2013年制造出全球首台碳纳米管计算机。然而这台计算机既慢又笨重,只有几个晶体管。

  现在研究人员更进了一步,一种让存储器和晶体管层层堆积的方法大幅降低了数据在晶体管和存储器之间来回的“通勤”时间,新结构的计算速度为现有芯片的1000倍。而且研究团队还利用芯片新架构研制出了多个传感器晶圆,可用于探测红外线、特定化学物质等。接下来他们打算对这套系统进行升级,制造更大更复杂的芯片。



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