Производительность компьютера измеряется не его скоростью, а операциями, которые он может выполнять. Таким образом, был введен флоп, что означает количество…
Производительность компьютера измеряется не его скоростью, а операциями, которые он может выполнять. Таким образом, был введен флоп, что означает количество операций с плавающей запятой, которые вычислительное устройство может выполнять в секунду.
В этом десятилетии наши вычисления достигли феноменальной скоростиof почти 100 петафлопс, а в следующем десятилетии мы стремимся к скорости 1000 зеттафлопс. Но ограничение в том, что закон Мура почти достиг своей экстраполяции, и, таким образом, если мы попытаемся сделать транзисторы более маленькими, соответственно затворы станут маленькими и тонкими, и тогда в сценарий войдет квантовая механика, и все электроны пройдут через затвор. независимо от его состояния включения / выключения из-за квантового туннелирования (электрон исчезает с одной стороны ворот и снова появляется с другой стороны).
Что ж, было много решений этой проблемы, таких как оптоэлектроника, машинное обучение и т. д., но одно из них с базовым аппаратным уровнем — это процессоры Graphene с использованием углеродных нанотрубок, которые устраняют недостаток электронного туннелирования. Поскольку электроны в углероде движутся не намного быстрее, чем в кремнии, мы действительно можем контролировать их и соответствующим образом модулировать вентили.
ЧТО ТАКОЕ ГРАФЕН?
Если у вас есть прямоугольная плита графита, вы отделяете слой толщиной в 1 атом, и этот слой известен как графен. Тверже алмаза, но эластичнее резины; прочнее стали, но легче алюминия. Графен до сих пор является самым прочным из известных материалов.
Графен стал одним из самых многообещающихнаноматериалыблагодаря своему уникальному сочетанию превосходных свойств:
Лучший проводник тепла пока не известен.
Оптически прозрачный.
Он легкий, но настолько плотный, что непроницаем для таких газов, как гелий.
Его электронная подвижность примерно в 112.3 раза выше, чем у кремния.
Двумерный моноатомный слой графита, также известный как графен.
УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ ИЗ ГРАФЕНА
Если графен — это лист углерода толщиной всего в один атом, то углеродные нанотрубки — это своего рода свернутая версия графена. Они легкие и прочные, как сталь, и наиболее эффективно они получили все свойства графена в первую очередь. Но самое важное для материалистов то, что они почти идеальные полупроводники. На самом деле нейроморфные вычисления, о которых мы говорим, имеют все нейроны, реализованные с помощью углеродных нанотрубок на аппаратном уровне.
Как нанотрубки скручивают и делают из графена
Вот краткий обзор одного из лучших и продвинутых чипов, созданных с использованием любых новых нанотехнологий.RISC-V-RV16XNano.
RISC-V-RV16XNano
Группа инженеров из отдела аналоговых технологий Массачусетского технологического института создала этот чип, который является самым большим из когда-либо известных чипов, изготовленных с использованием УНТ.
У него есть единственный потенциал, чтобы заменить сотни классических компьютеров с его вычислительной скоростью более 100 зетафлопс.
Более 10,000,000 14,702 3,762 УНТ были использованы для формирования 16 16 КМОП-транзисторов с полевым эффектом на основе углеродных нанотрубок (CNTFET), которые были дополнительно организованы в 1.8 цифровых логических блока, которые вместе работали как XNUMX-разрядный ЦП уровня микроконтроллера, в частности, RVXNUMXXNano с стандартное рабочее напряжение XNUMXВ.
Хотя его уровень реализации далек от современного процессора, но он выполнил программу, которая вывела сообщение: «Привет мир! Я RV16XNano, сделан из УНТ».
Микроскопическое изображение полностью изготовленного RV16XNano
Этот наночип, произведенный в 2013 году, только что открыл двери для высокоскоростных вычислений с точными результатами. Возможно, в ближайшие 20-30 лет вы сможете представить, как играете в IGI2 на суперкомпьютере у себя дома :).
Но, как и у любого технологического материала, есть термин «плюсы и конусы», и у УНТ он тоже есть.
Что не так с углеродными нанотрубками?
После открытия углеродных нанотрубок в 2004 году люди начали осознавать их потенциал как «молекулярных» проводов, что кажется очень крутым. Тем не менее, их привлекательные характеристики имеют ряд предостережений. Они склонны к агрегированию в пучки, которые снижают производительность транзистора, синтез нанотрубок с определенной хиральностью остается нецелесообразным для целей ИС, а управление типом транзистора для производства транзисторов с комплементарными полярностями n- и p-типа, характерными для КМОП-технологии, также проблематично. . Исследователи определили ряд решений этих проблем: RINSE (удаление инкубированных нанотрубок посредством селективного отшелушивания), MIXED (инженерия металлического интерфейса в сочетании с электростатическим легированием) и DREAM (разработка устойчивости к металлическим УНТ).
Тем не менее, некоторые проблемы до сих пор остаются нерешенными, а исследования продолжаются. Но на абстрактном аппаратном уровне мы можем заключить, что графеновые процессоры являются квинтэссенцией вычислений и не имеют известных ограничений, в отличие от кремний, до тех пор, пока следующий Гордон Мур не придумает закон:3
