Le prestazioni di un computer non si misurano dalla sua velocità ma dalle operazioni che può fare. Così è stato introdotto il flop che significa numero di...

Le prestazioni di un computer non sono misurate dalla sua velocità ma dalle operazioni che può fare. Così è stato introdotto il flop che significa il numero di operatori in virgola mobile che un dispositivo di calcolo può fare al secondo.

In questo decennio, la nostra informatica ha raggiunto una velocità fenomenale of quasi 100 Petaflop e nel prossimo decennio puntiamo a una velocità di 1000 Zettaflop. Ma il limite è che la legge di Moore ha quasi raggiunto la sua estrapolazione e quindi se proviamo a rendere i transistor più piccoli, di conseguenza le porte diventeranno piccole e sottili e quindi la meccanica quantistica entrerà nello scenario e tutti gli elettroni passeranno attraverso la porta indipendentemente dal suo stato on/off dovuto al Quantum Tunelling (l'elettrone scompare da un lato del cancello e riappare dall'altro lato).

Bene, c'erano molte soluzioni a questo problema come OptoElectronics, Machine Learning, ecc. ma quella con livello hardware di base sono i processori al grafene che utilizzano nanotubi di carbonio che eliminano lo svantaggio dell'accordatura elettronica. Poiché l'elettrone non si muove molto più velocemente nel carbonio rispetto al silicio, quindi possiamo effettivamente controllarli e modulare le porte di conseguenza.

COS'È IL GRAFENE?

Se hai una lastra di grafite reattiva, rimuovi uno strato il cui spessore è 1 atomo e quello strato è noto come grafene. Più duro del diamante ma più elastico della gomma; più resistente dell'acciaio ma più leggero dell'alluminio. Il grafene è il materiale più resistente conosciuto fino ad ora.

Il grafene è emerso come uno dei più promettenti nanomateriali grazie alla sua combinazione unica di proprietà superbe:

Uno strato monoatomico 2D di grafite noto anche come grafene.

NANOTUBI DI CARBONIO DA GRAFENE

Se il grafene è un foglio di carbonio spesso solo un atomo, i nanotubi di carbonio sono una sorta di versione arrotolata del grafene. Sono leggeri e resistenti come l'acciaio e in modo più efficace avevano principalmente tutte le proprietà del grafene. Ma soprattutto per gli scienziati dei materiali, sono un semiconduttore quasi perfetto. Infatti il ​​calcolo neuromorfico di cui stiamo parlando, ha tutti i suoi neuroni implementati da nanotubi di carbonio a livello hardware.

Come i nanotubi vengono arrotolati e realizzati con il grafene

Ecco una breve recensione di uno dei chip più raffinati e avanzati realizzati con qualsiasi nanotecnologia emergente, il RISC-V-RV16XNano .

RISC-V-RV16XNano

Un gruppo di ingegneri del MIT, Dipartimento analogico, ha costruito questo chip, che è il più grande chip mai conosciuto prodotto utilizzando CNT.

Ha l'unico potenziale per sostituire centinaia di computer classici con la sua velocità di calcolo superiore a 100 ZetaFlops.

Più di 10,000,000 di CNT sono stati utilizzati per formare 14,702 transistor a effetto di campo (CNTFET) CMOS a nanotubi di carbonio, che sono stati ulteriormente organizzati in 3,762 blocchi logici digitali, che insieme operavano come una CPU di livello microcontrollore a 16 bit, in particolare un RV16XNano con un tensione operativa standard di 1.8 V.

Tuttavia, il suo livello di implementazione è lontano da una moderna CPU ma ha eseguito un programma che ha lanciato un messaggio: "Ciao mondo! Sono RV16XNano, fatto da CNT".

Immagine al microscopio di un RV16XNano completamente fabbricato

Questo nano chip, prodotto nel 2013, ha appena aperto le porte dell'informatica ad alta velocità con risultati accurati. Forse nei prossimi 20-30 anni puoi immaginare di giocare a IGI2 in un supercomputer a casa tua :).

Ma come ogni materiale tecnologico, esiste un termine chiamato "pro e coni" e anche i CNT lo avevano.

Cosa c'è che non va nei nanotubi di carbonio?

Dopo la scoperta dei nanotubi di carbonio nel 2004, le persone hanno iniziato a riconoscere il loro potenziale come fili "molecolari", qualcosa che sembra estremamente interessante. Tuttavia, i loro attributi attraenti hanno una serie di avvertimenti. Sono inclini ad aggregarsi in fasci che uccidono le prestazioni del transistor, la sintesi di nanotubi con chiralità specifiche rimane poco pratica per gli scopi dei circuiti integrati e il controllo del tipo di transistor per produrre i transistor con le polarità complementari di tipo n e p centrali per la tecnologia CMOS è altrettanto problematico . I ricercatori hanno individuato una serie di soluzioni a questi problemi: RINSE (rimozione di nanotubi incubati mediante esfoliazione selettiva), MIXED (ingegneria dell'interfaccia metallica incrociata con doping elettrostatico) e DREAM (progettazione di resilienza contro i CNT metallici).

Ad ogni modo, alcuni dei problemi rimangono ancora irrisolti e le ricerche sono in corso. Ma a livello di hardware astratto, possiamo concludere che i processori al grafene sono la quintessenza dell'informatica e non hanno limitazioni note a differenza dei siliconi fino a quando il prossimo Gordon Moore non escogita una legge:3

 

Fonte: Processori di grafene e l'aumento dei nanotubi di carbonio | di Rahul Saha | medio

Traduci »