iPon Hírek

Létrehozták a világ legbonyoultabb grafén alapú chipjét

Dátum | 2017. 07. 11.
Szerző | J.o.k.e.r
Csoport | FŐ EGYSÉG

Az MIT és a Stanford kutatói gőzerővel dolgoznak azon, hogy idővel kiválthassák a ma széles körben használt szilíciumot egy ütőképesebb, kedvezőbb tulajdonságokkal rendelkező anyaggal, a grafénnel, amelynek alkalmazása bonyolult integrált elektronikai áramkörök terén még gyerekcipőben jár, így bőven van teendő vele kapcsolatban.
A kutatók ezzel az anyaggal próbálják megoldani a processzor és a memória közötti kommunikációs csatorna okozta kihívásokat is, mégpedig úgy, hogy a processzor- és memórialapka rétegét egymásra helyezték, így egy háromdimenziós chip jött létre, ahol a rétegek között rengeteg párhuzamos vezeték teremt kapcsolatot, azaz adatátviteli sávszélesség és párhuzamos kommunikációs lehetőségek terén remekül teljesíthet a rendszer. Az egyes rétegek között grafén vezetékek teremtenek kapcsolatot, de a kutatók természetesen a tranzisztor-kialakítást is megváltoztatták, ugyanis az új tranzisztorokat már nem szilíciumból, hanem karbon nanocsövekből készítették, amelyek a CNFET (Carbon Nanotube Field-Effect Transistors) nevet kapták. Ezek a tranzisztorok alkotják a processzorhoz tartozó logikai komponensek rétegét, amely felett RRAM (Resistive Random Access Memory) típusú rendszermemóriát helyeztek el. Az RRAM korábbról már ismerős lehet, működésének lényege pedig annyi, hogy egy szilárd dielektromos anyag – amit memrisztorként is emlegetnek – ellenállását változtatva tárolják el a biteket, méghozzá nem-illékony módon, vagyis az adatok a tápfeszültség megszűnése után is megmaradnak – nem úgy, mint a klasszikus DRAM esetében. A chip CPU és RRAM részét kétdimenziós grafénlapkákból formált nanohengerekből készítették. A processzor és a memória rétegei között ultrasűrű vezetékek teremtenek kapcsolatot, amelyek több, mint egy nagyságrenddel gyorsabbak és sokkal energiahatékonyabbak, mint a ma széles körben használatos szilícium alapú megoldások. Olyan nagyságrendű itt a gyorsulás, mint anno a soros és a párhuzamos feladatvégzés között volt, most azonban sokkal több párhuzamos csatorna áll rendelkezésre, így egyszerre sokkal több adat áramolhat oda-vissza a két réteg között. Noha a CNFET áramkörök óriási előrelépést kínálnak sebesség és energiahatékonyság terén, a kutatók által készített számítógép-prototípus (CNT számítógép) csak 1 kHz-es magórajelen üzemelhetett, ugyanis a rendelkezésre álló litográfiai eszközök erősen behatárolták a lehetőségeket. A tesztkörnyezet egyébként képes volt programok futtatására, alapvető multitaskingot használó operációs rendszer futtatására, illetve MIPS műveletek végrehajtására is. A kutatók szerint az órajel növelése már sokkal egyszerűbb feladat lesz, mint az aktuális prototípus kifejlesztése volt, ugyanis fejlettebb gyártástechnológiával rögtön sokkal magasabb órajelen működő egységek készíthetőek, hiszen a CNTFET technológiában rejlő lehetőségek óriásiak. Komoly eredmény, hogy az ideálisnak egyáltalán nem nevezhető eszközpark ellenére is sikerült több, mint 1 millió RRAM cellát és kétmillió CNFET tranzisztort integrálni a tesztchipbe, így létrehozták a világ eddigi legbonyolultabb nanoelektronikai rendszerét.
A csapat szerint erre a klasszikus szilícium segítségével nem lettek volna képesek, ugyanis a tranzisztorok gyártásához meglehetősen magas, 1000 Celsius fok körüli hőmérsékletre van szükség, így ha ezzel a módszerrel rétegeket próbálnának egymásra építeni, a kész rétegek sérülnének az új réteg kialakításakor. A CNFET és az RRAM esetében nincs ilyen probléma, hiszen itt már 200 Celsius fok körüli hőmérséklet is elég az új rétegek létrehozásához, így az alattuk elhelyezkedő rétegek nem sérülnek. További érdekesség, hogy a kutatók a technológiában rejlő különleges lehetőségeket is demonstrálták: a chip tetejére egy felső réteget helyeztek, ami több, mint egymillió karbon nanocső alapú szenzort tartalmazott – ugyanis a karbon nanocsövel akár szenzorként is bevethetőek. Ezeket a szenzorokat az aktuális demonstráció alkalmával a közvetlen környezetben található gázok detektálására használták. Mivel a szenzor réteg, az adattárolóként is funkcionáló RRAM réteg és a számításokat végző réteg egymás felett helyezkednek el, közöttük pedig hatalmas adatátviteli sávszélességű párhuzamos kapcsolat húzódik, így az egyes szenzorok párhuzamos kiolvasásából származó adatokat közvetlenül a memóriába írta a chip, és már indulhatott is a feldolgozás. Ez egy kompakt, hatékony rendszert eredményez. Az új koncepció óriási lökést adhat a beágyazott eszközök szegmensének, de a neurális hálózatok, a személyre szabott orvoslás, illetve számos egyéb területen is kamatoztatni lehet a benne lapuló potenciált. A projekt támogatói között több nagy és neves vállalat is jelen van, mind például a Google, a Samsung és az IBM, de ügynökségek és állami szervezetek is felsorakoztak a támogatók között. A nagy összefogás és a biztató eredmények láttán úgy tűnik, hamarabb megérkeznek a CNT számítógépek, mint ahogy azt gondolnánk.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

7. Chrematori...
2017.07.11. 19:29
Ez szép, szerintem marha nagy haladás. Úgy gondolom, valami elindult... A jelenlegi gyártási technológiák lassan határaikhoz érnek, már vártam mikor találnak ki valami újat. Az lenne mégjobb hír, ha majd a számítástechnika köreiben is elterjed a technológia, és szépen le tudják majd váltani a régi hardvereket. A chip 3D felépítésében sok lehetőséget látok. Valahogy magam is azon gondolkodtam, a lapkák egyre szélesebbek, és nagyobbak, így a határaikhoz közelítenek, az lenne jó megoldás, ha egymásra kerülhetnének, nem egymás mellé, erre tessék... Már itt is van.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
6. FaL
2017.07.12. 13:40
Ez mind ismét csak nagyon szép és nagyon jó és forradalmasítjuk a számítástechnikát meg minden és tényleg örülök neki...DE... mennyibe kerül? Legutóbbi értesüléseim szerint a CNT-k gyártása meglehetősen lassú és drága folyamat, amiben jelenleg viszonylag nagy hibaszázalék van. Vagyis az ezzel gyártott technológiák is drágák lesznek, vagyis az üzleti réteget ez nem fogja érdekelni, mert ott a teljesítmény minden pénzt megér, de a consumer piacra ezek a technológiák nem fognak eljutni, mert senkinek nem lesz pénze megvenni. Magyarul a számítástechnikát tényleg forradalmasították, de mi, átlagfelhasználók ebből semmit nem fogunk érzékelni belátható időn belül.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. witchlord
2017.07.12. 14:18
És hogy fogod hűteni? Felülről?
Felül a hűtő, alatta a szenzor, alatta a memória, alatta a CPU.. Aham.. és a szenzor hogy fog szenzorkodni?
Ha alulról, az meg érdekes CPU vezetékezést eredményez, ami sebességvesztést eredményez.. (hosszú hozzávezetésen nagy órajel nem fog szépen átjutni) Vagy pedig élére állítod a CPU-memória-szenzor triót, és a alsó élen hozod ki a vezetékezést
Jó az irány, de sok kérdést felvet még...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. Meteorhead FaL
2017.07.12. 15:16
Miért, a számítógép hogyan kezdte? Nem is személyi számítógépként. Az akkor jött, amikor már megfizethető lett. Ez sem PC-ként fogja kezdeni, hanem az űrben, és hasonló helyeken.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. fofoka witch...
2017.07.12. 19:32
Sok kérdést felvet, de valószínűleg nem ezeket.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. Chrematori...
2017.07.12. 20:11
Remélem, egyszer elér hozzánk is.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2017.07.13. 12:57
olvass kérlek mielőtt írsz:

"mi, átlagfelhasználók ebből semmit nem fogunk érzékelni belátható időn belül."
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!