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。

 

  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。然而,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。 

  为此,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,并能支持快速开关,因此其性能和能耗表现远远好于传统硅材料。

 

  但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,且只有几个晶体管。 

  现在,研究人员更进了一步,研发了一种让存储器和晶体管层层堆积的方法,新的3D设计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,该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。

 

文章来源:科技日报

网站链接:http://www.cas.cn/kj/201509/t20150922_4428374.shtml

 

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