3D芯片，比现有的快1000倍

科学家发明为计算机微芯片的发展和创造，其可以显著加快处理至少1000倍，在与现有的CPU比较的新方法。这个技术是基于一种材料被称为碳纳米管，并允许在三维空间的微芯片。





据马克斯Shalakera（最大Shulaker），芯片设计师的团队成员和候选人为斯坦福大学，加州电气工程博士学位，三维设计节省空间，在系统中，提高了数据处理的速度。这是通过以下事实来实现，科学家可以容纳的存储器存储数据和冷凝的处理器的数量成微型空间。 的

减少两个元件之间的距离可以在次以加快处理时间的计算机命令。



照片最大Shalakera的。

进展缓慢 H5>电脑系统在过去50年的计算能力不断提高。这主要是由于不断降低的硅晶体管和三方面的交换机的能力被执行逻辑运算。

根据摩尔定律 - 一个粗略的规则由Gordon E.摩尔（戈登E.摩尔）于1965年制定，硅晶体管的芯片上的编号应每两年翻一番。什么是真正为进一步遵循的规则，你需要减少微小的硅晶体管到5纳米。但是有一个问题 - 的限制硅，其是7纳米（对于比较 - 人类头发的平均周围100000纳米的值）。随后削减规模将导致该量子粒子可能会破坏其运作效果。因此，摩尔定律将走到其逻辑结束，在未来十年。此外，在一个芯片上的晶体管数量无限增加 - 是不增加系统的性能的唯一方法。



在现代电路的晶体管。 （图片由电子显微镜。）

通讯问题 H5>据Shalakera，在计算机内存的处理速度的主要障碍之一。

处理大量数据需要查询到尚未进入缓存一个先前未知的数据。在这种情况下，需要很长的时间，以使一个新的请求。信息对于一支球队的处理请求将首先在处理器内部缓存。然后，搜索所有级别的缓存后，得到所产生不是内核发送请求到RAM响应。搜索记忆后，再次，答案会来，没有什么发现。也只有这样的请求将被发送到HDD或SSD硬盘。该信号将通过对相对较厚（用于电子）线，不断克服阻力。同意，这是太长了，而且时间长了内核管理好几次才能完成该过程。

如果你执行你的电脑的这个查询，而不是，那么96％的时间来等待。这也是值得记住的是，即使当CPU在等待所需的人工，但它仍然会消耗能量。可替代地，提供可以被组合在单个晶片上的CPU和存储器。只是不明白的地方这两种成分在同一盘 - 硅片需要加热1000 ^{A SUP> C，使固态驱动器或硬盘的金属元素的熔点。}

碳纳米管 H5>要解决与温差的问题，球队在斯坦福大学将注意力转向开约10年前，一维碳材料 - 碳纳米管。它 - 延长从一个直径的碳原子的圆筒形网孔结构到几十纳米。处理能力在低温下已在选择材料的替代硅键。仅200 <sup>A SUP> C.
的加工温度
CNT（碳纳米管）具有导电性等于硅晶体管的性能，但是它们的电性质取决于捻六边形石墨平面的角度。因此，科学家们能够由5个数量级，实现更高的导电性。



三个例子的纳米管。

当在相同条件下，用相同的体系结构，装置的概念相比硅晶体管的CNT中，纳米管是显著更快的性能，同时消耗更少的功率。

然而纳米管生长随机更像是一杯煮熟的面条。当然，这是不用于生产微芯片的一个选项。研究人员已经开发在窄槽生长碳纳米管，给它一个目的生长的方法。但它并没有解决所有的问题。虽然99，5％的碳纳米管成长下令，5％死不成长计划路线。出于这种情况有点出乎意料。在有缺陷的CNT的面积中的孔允许该芯片完全相同按预期运行，中和纳米管的生长缺陷。



纳米管的生长。 （图片由电子显微镜。）

另一个问题出现了预言毁灭的整体思路。虽然大多数半导电生长管是硅，其余部分具有常规的金属的导电性。不幸的是，科学家们发现很难预测哪管是有缺陷的。这几个CNT可以摧毁整个芯片。但在这里，我们找到了解决办法 - Shalaker和他的同事只是申请了巨大的芯片电压脉冲。因此，导体分别为保险丝被高压烧断。就只有芯片的半导体。

这个团队已经创建了基于计算机的CNT，但它是缓慢和麻烦的具有相对少量的晶体管。该装置的处理器是可比的功率到Intel 4004，发布于1971年。第一处理器为基础的纳米管包括晶体管178和10至200纳米的近似长度不等。



马克斯Shalaker在他的手中较早生产晶圆的芯片基于硅纳米管。

现在，研究人员领导的Shalakerom创建一个系统，随着晶体管层堆叠内存，与小层连接它们。新的结构可以节省时间和请求，分别同时充分处理该命令。在1000倍，比同等容量的同类系统快。采用新的架构，团队创造了一套传感器板的检测一切 - 从红外光到某些化学物质在环境中。

以前，我写了一篇关于替代硅半导体为基础的砷化铟镓的文章。下面是另一个，在碳纳米管的形式。
什么替代硅的半导体，你知道吗？当中哪些适合未来的芯片？

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