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斯坦福开发全球首台碳纳米晶体管计算机

来源:搜狐IT
时间:2013-09-26

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北京时间9月26日消息,据英国学术杂志《自然》报道,斯坦福大学研发人员开发出了全球首台基于 碳纳米晶体管 技术的计算机,并已经成功测试运行,这表明人类未来在开发新型电脑设备时有望摆脱对 硅晶体 技术的依赖。

斯坦福大学开发的碳纳米管计算机

斯坦福大学项目研究小组出版论文联合作者马克斯-夏拉克尔(Max Shulaker)说:“这是人类利用碳纳米管生产的复杂的电子设备。关于纳米技术有非常多极具创意的应用,但人们从未想过该技术能够以如此实际、实用的方式被利用。”

夏拉克尔团队研发的首台纳米电脑仅采用了178个晶体管,不过该设备只能运行支持计数和排列等简单功能的操作系统。

碳纳米管在1991年被日本NEC公司的饭岛博士发现,作为一维纳米材料,碳纳米管具有重量轻,六边形结构连接完美的特点,并且拥有许多异常的力学、电学和化学性能。

夏拉克尔表示:“与传统晶体管相比,碳纳米管体积更小,传导性也更强,并且能够支持快速开关,因此其性能和能耗表现也远远好于传统硅材料。”

斯坦佛电子工程师Subhasish Mitra说:“硅很好,它很硬。但是当一切变得如此之小时,能否从硅晶体管中获得更高的性能、更好的节能性,那就不得而知了。”

晶体管是现代电子设备的关键组件,一个芯片可以包括几十个亿晶体管。碳纳米管更小,用它来替代硅可以制造更小的、更快的、更节能的晶体管。

碳纳米管的直径可以小到1纳米。人类的DNA直径一般是2.5纳米,人的手指甲大约每秒生长1纳米。

Subhasish Mitra称,早在1998年时就制造出了碳纳米晶体管,“此后人们就有一个梦想,用碳纳米管开启新的电子产品新纪元。”

然而,碳纳米管的研究碰到了障碍。科学家们发现,要想制造没有明显缺陷的碳纳米管太困难了。一般来说,采用的方法就是在高温房间里,用半导体晶圆培育大量碳纳米管。通过一系列化学反应,碳纳米管就可以萌芽了。在此过程中可能会出现一批无缺陷的碳纳米管。但在孕育过程中常常受到自然的干扰,研究者不断改进技术,获得的仍然是一些有缺陷的碳纳米管。

于是研究者改变了方向,他们不再执着地追求无缺陷的碳纳米管批次,而是专注于设计可以对缺陷免疫的电脑电路。采用更好的算法,研究者对电路进行排列,就算少数纳米管出现问题,电脑仍然可以运行。

首台碳纳米电脑有178个晶体管,每个包括10-200个碳纳米管。设备的大小只有6.5平方毫米,也就是说可以在一角美国硬币中放40个。如果采用产业化工厂制造碳纳米管,而不是实验室,它可以制造出更小、更快、更强大的电脑。


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