I nanotubi di carbonio potrebbero sostituire il silicio nei computer?

Il segno distintivo del progresso nell'industria elettronica è stata la capacità di spremere sempre più transistor sui chip dei computer. Ma man mano che i frammenti sono diventati più densi, è diventato più complicato creare le loro caratteristiche più minuscole con il metodo tradizionale, la fotolitografia, in cui la luce viene utilizzata per incidere i motivi. Entro il 2020, le caratteristiche più piccole dei chip potrebbero essere minuscole di cinque nanometri, rispetto ai 14 nanometri attuali. Ecco perché l'idea di sostituire il silicio con i nanotubi, minuscoli cilindri di atomi di carbonio, è stata allettante dagli anni '90. Questi tubi sono più piccoli di un nanometro di larghezza, il che significa che potrebbero essere imballati molto densamente su chip. E poiché hanno una bassa resistenza elettrica, i computer basati su di essi potrebbero funzionare meglio e richiedere meno energia. È stato difficile aumentare il materiale per sostituire i miliardi di transistor nell'elettronica di oggi, che richiede l'allineamento e la spaziatura dei nanotubi in un modo molto specifico. Tuttavia, diversi laboratori e aziende pensano ancora che un giorno verranno commercializzati chip basati su nanotubi. Ecco un aggiornamento sui loro progressi.

Un rendering della struttura di un nanotubo di carbonio.

Ridimensionamento delle strutture

Un gruppo di ricerca guidato dai professori di Stanford Subhasish Mitra e H.-S. Philip Wong si è presentato Natura nel 2013 avevano creato il primo computer i cui transistor erano stati realizzati completamente con nanotubi di carbonio (vedi The First Carbon Nanotube Computer). Da allora, questi professori hanno apportato alcuni miglioramenti per aumentare le prestazioni. Includono ciò che Wong chiama a chip a molti piani di due strati sovrapposti di memoria racchiusi tra due transistor, che i ricercatori hanno mostrato in una riunione dell'Institute of Electrical and Electronics Engineers lo scorso dicembre. I ricercatori hanno anche a nuovo metodo per realizzare i chip, che producono una densità e una velocità di commutazione on-off che li rendono buoni come il silicio.

In un recente ACS Nano paper, un team dell'Università del Wisconsin, a Madison, guidato da Michael Arnold e Padma Gopalan, ha dimostrato un metodo per realizzare array di nanotubi di carbonio ad alte prestazioni, un obiettivo di vecchia data dei ricercatori. Il team ha realizzato un sottile strato di nanotubi nell'acqua. Quando i ricercatori hanno estratto un substrato dall'acqua, la tensione superficiale e l'evaporazione hanno causato l'allineamento dei nanotubi sul substrato.

IBM spera che i nanotubi di carbonio possano essere utilizzati nei transistor commerciali entro il 2020. Per renderlo pratico, è necessario risolvere diversi problemi. Uno è che le aziende avranno bisogno di un modo per rilevare cambiamenti molto lievi nelle proprietà dei nanotubi. George Tulevski, un membro del team di nanotubi di carbonio di IBM, ha recentemente esaminato le sfide in ACS Nano .

Memoria

Un'applicazione dei nanotubi di carbonio che potrebbe essere più vicina alla realizzazione potrebbe essere quella di combinarli con transistor di silicio nei chip di memoria. Una società del Massachusetts, chiamata Nantero, si è impegnata a questo dal 2001. L'azienda afferma di aver già spostato la sua tecnologia fuori dal laboratorio e di averla testata in impianti di produzione di chip. Prima che la memoria a nanotubi possa essere utilizzata in dispositivi commerciali come telefoni o dispositivi indossabili, le aziende dovrebbero progettare nuovi circuiti per essa. Non è chiaro quando ciò possa accadere, ma il CEO e cofondatore di Nantero Greg Schmergel afferma che il lavoro è in corso e stima che alcuni progetti di circuiti potrebbero essere realizzati entro il prossimo anno. L'anno scorso la società ha riferito che l'Università Chuo in Giappone lo aveva fatto testato la tecnologia e l'ho trovata altamente affidabile.

L'asporto:

IBM ritiene che la tecnologia potrebbe essere sufficientemente matura per passare a un impianto di fabbricazione di microprocessori entro pochi anni. Ciò porterebbe a qualche anno in più di lavoro di sviluppo, che comporterebbe il test di circuiti più avanzati. Successivamente, il prodotto potrebbe essere commercializzato.

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