导航菜单

性能远超越硅材料?首款碳纳米管RISC-V处理器面世

原始核心智能2011.8.29我想分享

北京,8月28日,英国《自然》杂志最近发表了最近的计算科学发展:麻省理工学院的团队使用超过14,000个碳纳米管晶体管来创建一个16位微处理器并生成一条消息。其设计和制造方法克服了以前与碳纳米管相关的挑战,并将在先进的微电子器件中提供硅的高性能替代品。

众所周知,集成电路是现代信息技术的基石。随着摩尔定律达到极限,芯片需要做得更小,硅材料在散热和功耗方面会出现缺陷。早在2006年,国际半导体技术路线图委员会就认为摩尔定律将在2020年达到极限。因此,他们认为碳基电子产品(包括碳纳米管和石墨烯)是可能具有商业价值的下一代技术。未来五到十年。

碳纳米管是用于制造高性能器件的潜在替代材料。它们也被称为巴基管。它们重量轻,具有特殊结构。主要由六方碳原子和几层到几十层组成。同轴管。碳纳米管现在具有优异的机械和电气性能。根据计算,在进入10纳米技术节点后,与硅芯片相比,碳纳米管的芯片性能和功耗显着提高。例如,从基于硅的7nm技术到5nm技术,芯片速度提高了约20%,而基于碳纳米管的7nm技术芯片速度将提高300%。

然而,碳纳米管本身的缺陷和可变性限制了这些微型碳原子圆柱体在大规模系统中的应用。单壁碳纳米管根据其卷曲方向具有两个参数(n,m)。当(n-m)可以被3整除时,单壁碳纳米管是金属的;否则,它们是半导体的。金属单壁碳纳米管的导电率与金属的导电率相同,电流随电压的增加呈线性增加;半导体是非线性的并且对栅极电压具有显着的响应。也就是说,不可避免地,一小部分碳纳米管将表现出金属性质并且将减慢或防止晶体管转换。对于这些故障,先进的电路将需要纯度约为99.%的碳纳米管,这在今天几乎是不可能生产的。

作为回应,麻省理工学院的科学家Max Schulak及其同事提出了一种名为DREAM的技术(“设计对金属CNT的弹性设计”的首字母缩写词),它以不干扰计算的方式定位金属碳。纳米管。在该过程中,它们将严格的纯度要求降低了约四个数量级或10,000倍,这意味着它们仅需要纯度为约99.99%的碳纳米管,这是目前可实现的。

设计电路基本上需要连接到晶体管的不同逻辑门库,这些逻辑门可以组合在一起,例如,创建加法器和乘法器,就像组合字母表中的字母来创建单词一样。研究人员发现,金属碳纳米管对这些门的不同对具有不同的影响。例如,A门中的金属碳纳米管可能会破坏A和B之间的连接,但B门中的几个金属碳纳米管可能不会影响A和B之间的任何连接。

在芯片设计中,有许多方法可以将代码实现到电路中。研究人员进行了模拟,发现所有不同的浇口组合对任何金属碳纳米管都是坚固的,对任何金属碳纳米管都不稳固。然后他们定制了一个芯片设计程序,自动学习了受金属碳纳米管影响最小的组合。在设计新芯片时,该程序仅使用强大的组合,忽略了脆弱的组合。

微处理器基于RISC-V开源芯片架构。研究小组将微处理器命名为“RV16X-NANO”,并在测试中成功执行了一个程序以生成消息:“Hello,World!我是RV16XNano,由CNT制造。”

研究人员得出结论,鉴于微处理器是使用行业标准设计和制造的,这项研究指出了超越硅的电子产品的前景。

编辑:核心情报 - 林子

本文为第一作者的原创,未经授权不得转载

收集报告投诉

北京,8月28日,英国《自然》杂志最近发表了最近的计算科学发展:麻省理工学院的团队使用超过14,000个碳纳米管晶体管来创建一个16位微处理器并生成一条消息。其设计和制造方法克服了以前与碳纳米管相关的挑战,并将在先进的微电子器件中提供硅的高性能替代品。

众所周知,集成电路是现代信息技术的基石。随着摩尔定律达到极限,芯片需要做得更小,硅材料在散热和功耗方面会出现缺陷。早在2006年,国际半导体技术路线图委员会就认为摩尔定律将在2020年达到极限。因此,他们认为碳基电子产品(包括碳纳米管和石墨烯)是可能具有商业价值的下一代技术。未来五到十年。

碳纳米管是用于制造高性能器件的潜在替代材料。它们也被称为巴基管。它们重量轻,具有特殊结构。主要由六方碳原子和几层到几十层组成。同轴管。碳纳米管现在具有优异的机械和电气性能。根据计算,在进入10纳米技术节点后,与硅芯片相比,碳纳米管的芯片性能和功耗显着提高。例如,从基于硅的7nm技术到5nm技术,芯片速度提高了约20%,而基于碳纳米管的7nm技术芯片速度将提高300%。

然而,碳纳米管本身的缺陷和可变性限制了这些微型碳原子圆柱体在大规模系统中的应用。单壁碳纳米管根据其卷曲方向具有两个参数(n,m)。当(n-m)可以被3整除时,单壁碳纳米管是金属的;否则,它们是半导体的。金属单壁碳纳米管的导电率与金属的导电率相同,电流随电压的增加呈线性增加;半导体是非线性的并且对栅极电压具有显着的响应。也就是说,不可避免地,一小部分碳纳米管将表现出金属性质并且将减慢或防止晶体管转换。对于这些故障,先进的电路将需要纯度约为99.%的碳纳米管,这在今天几乎是不可能生产的。

作为回应,麻省理工学院的科学家Max Schulak及其同事提出了一种名为DREAM的技术(“设计对金属CNT的弹性设计”的首字母缩写词),它以不干扰计算的方式定位金属碳。纳米管。在该过程中,它们将严格的纯度要求降低了约四个数量级或10,000倍,这意味着它们仅需要纯度为约99.99%的碳纳米管,这是目前可实现的。

设计电路基本上需要连接到晶体管的不同逻辑门库,这些逻辑门可以组合在一起,例如,创建加法器和乘法器,就像组合字母表中的字母来创建单词一样。研究人员发现,金属碳纳米管对这些门的不同对具有不同的影响。例如,A门中的金属碳纳米管可能会破坏A和B之间的连接,但B门中的几个金属碳纳米管可能不会影响A和B之间的任何连接。

在芯片设计中,有许多方法可以将代码实现到电路中。研究人员进行了模拟,发现所有不同的浇口组合对任何金属碳纳米管都是坚固的,对任何金属碳纳米管都不稳固。然后他们定制了一个芯片设计程序,自动学习了受金属碳纳米管影响最小的组合。在设计新芯片时,该程序仅使用强大的组合,忽略了脆弱的组合。

微处理器基于RISC-V开源芯片架构。研究小组将微处理器命名为“RV16X-NANO”,并在测试中成功执行了一个程序以生成消息:“Hello,World!我是RV16XNano,由CNT制造。”

研究人员的结论是,鉴于微处理器的设计和制造采用了行业标准,这项研究为硅以外的电子产品指明了一个有希望的方向。

编辑:核心情报-林子

本文为第一作者原创,未经授权不得转载