Νανοκύκλωμα υπόσχεται πολλά για κατασκευή νέων υπολογιστών

Πηγή: BBC, 24 Μαρτίου 2006

Το πρώτο κύκλωμα υπολογιστών που στηρίζεται σε ένα μόνο μόριο παρουσιάστηκε από ερευνητές στις ΗΠΑ. Αυτό αναπτύχθηκε πάνω σε έναν απλό νανοσωλήνα από άνθρακα, ένα τυπικό συστατικό για όποιον ειδικό ασχολείται με τη νανοτεχνολογία. Το κύκλωμα είναι λιγότερο από το ένα πέμπτο του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας και μπορεί να φανεί μόνο μέσω ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου.

Οι ερευνητές, από την ΙΒΜ και δύο αμερικανικά πανεπιστήμια στη Φλόριδα και τη Νέα Υόρκη, ανέφεραν πως η εργασία τους θα μπορούσε να οδηγήσει σε γρηγορότερα τσιπ στους υπολογιστές.

Μικρότερα, γρηγορότερα

Οι επιστήμονες προσπαθούν συνεχώς να ωθήσουν τα όρια της τεχνολογίας των τσιπ από το 1965 όταν ο συνιδρυτής  της Intel Gordon Moore πρόβλεψε ότι ο αριθμός των τρανζίστορ σε ένα τσιπ θα μπορούσε να διπλασιαστεί κάθε 2 χρόνια.

Ένα τρανζίστορ είναι ο βασικός ηλεκτρονικός διακόπτης. Κάθε τσιπ χρειάζεται έναν ορισμένο αριθμό τους, και όσα περισσότερα είναι και όσο γρηγορότερα μπορούν να μεταστραφούν, τόσο περισσότερους υπολογισμούς μπορούν να κάνουν.

Για τις τελευταίες τέσσερις δεκαετίες, οι κατασκευαστές των τσιπ έχουν κατορθώσει να συμβαδίσουν με την πρόταση, που είναι γνωστή ως νόμος Moore.

Εντούτοις, τα τελευταία χρόνια, έχει φανεί ότι το πυρίτιο θα είναι ανίκανο να διατηρήσει το ίδιο ποσοστό βελτίωσης της ισχύος, κάτι που προτρέπει τους επιστήμονες να εξερευνήσουν τα νέα νανο-υλικά.

Το πιο πρόσφατο σχέδιο αποτελείται από 12 τρανζίστορ φτιαγμένα από δύο διαφορετικά μέταλλα, το παλλάδιο και το αλουμίνιο. Αυτά τοποθετούνται κατά μήκος ενός νανοσωλήνα άνθρακα, που ουσιαστικά είναι ένα τυλιγμένο φύλλο ατόμων του άνθρακα, για να δημιουργήσουν αυτό που είναι γνωστό ως ταλαντωτής δακτυλίου. Στο νέο κύκλωμα, η ροή των ηλεκτρονίων μπορεί να είναι πολύ ταχύτερη από ό,τι στα τσιπ πυριτίου, καθώς δεν συναντά αντιστάσεις.

Απόδειξη της αρχής

Το τελικό κύκλωμα είναι μόλις 18 μm (18 εκατομμυριοστά του μέτρου) και επικάθεται πάνω στο σωλήνα, ο οποίος είναι ουσιαστικά στενότερος.

Το κύκλωμα δεν σχεδιάζεται για να χρησιμοποιηθεί σε τσιπ υπολογιστών. Αντίθετα, είναι μια απόδειξη της αρχής που επέτρεψε στην ερευνητική ομάδα να εξετάσει την ταχύτητα μετατροπής του σχεδίου της.

"Ο ταλαντωτής δακτυλίου είναι ένα πολύ όμορφο εργαλείο", λέει ο καθηγητής Joerg Appenzeller, ερευνητής στην ΙΒΜ. "Μας επιτρέπει να χαρακτηρίσουμε τις ιδιότητες των τρανζίστορ, όπως χρησιμοποιούμε το ταχύμετρο για να μετρήσουμε την ταχύτητα ενός αυτοκινήτου".

Χρησιμοποιώντας αυτήν την οργάνωση, οι ερευνητές έδειξαν ότι θα μπορούσαν να επιτύχουν μια ταχύτητα 50 megahertz, εκατοντάδες φορές πιο αργά από τις σημερινές ταχύτητες, της τάξης των gigahertz , των  επεξεργαστών του πυριτίου.

Ακόμα κι έτσι, οι ερευνητές λένε ότι το κύκλωμα είναι 100.000 φορές γρηγορότερο από οποιαδήποτε άλλη συσκευή που έγινε με νανοσωλήνα άνθρακα, ενώ με μια συνεχή βελτίωση ελπίζουν να ωθήσουν πιθανώς τις ταχύτητες πέρα από αυτές που έχουμε σήμερα.

Σε πρώτο στάδιο, οι ερευνητές προβλέπουν ότι τα τμήματα αυτού του τσιπ που έκαναν, θα τα βάλουν στους υπολογιστές ως μια υβριδική συσκευή, που συνδυάζει το καλύτερο του πυριτίου με το καλύτερο της νέας τεχνολογίας του άνθρακα.

Γιατί ο άνθρακας θα βελτίωνε τις ταχύτητες με τις οποίες μπορεί να λειτουργήσει το τσιπ γιατί γιατί απορροφά περισσότερη θερμότητα από το πυρίτιο, ενώ οι κατασκευαστές θα μπορέσουν να συνεχίσουν να εκμεταλλεύονται τις τεχνικές επεξεργασίας στο πυρίτιο, που σε αυτό έχουν επενδύσει τόσα πολλά κατά τη διάρκεια των τελευταίων 40 ετών.

Ο καθηγητής Appenzeller θεωρεί ότι αυτή η συσκευή πιθανόν να ενθαρρύνει τους μεγάλους κατασκευαστές των τσιπ να υιοθετήσουν τα νέα υλικά όπως οι νανοσωλήνες.

"Έχουμε πολλή εμπειρία με το πυρίτιο και ξέρουμε τόσα πολλά για τα σχέδια των κυκλωμάτων," είπε.

Στο μέλλον, ωστόσο, και εφόσον αναπτυχτθούν μέθοδοι για την φθηνή, μαζική παραγωγή νανοσωλήνων, η νέα προσέγγιση θα μπορούσε να οδηγήσει σε κυκλώματα που πλησιάζουν σε συχνότητα το 1 Terahertz.