Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Computer Controls
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

16-bitowy mikrokontroler RISC-V wykonany z nanorurek węglowych

ghost666 01 Wrz 2019 11:22 1143 1
  • 16-bitowy mikrokontroler RISC-V wykonany z nanorurek węglowych
    Nasza zdolność do ciągłego zmniejszania procesorów opartych na krzemie wydaje się być już przeszłością. Naukowcy zastanawiają się, jak wyjść poza krzem. Najważniejszym kandydatem są węglowe nanorurki. Niestety niezwykle trudne okazało się hodowanie nanorurek tam, gdzie są one potrzebne, i równie trudno jest nimi manipulować, aby umieścić je w odpowiednim miejscu.

    Istnieje wiele problemów z nanorurkami węglowymi. Po pierwsze, podczas gdy nanorurki naturalnie występują w formie półprzewodników, są one wytwarzane jako mieszanina różnych rurek. Chociaż możliwe jest oczyszczenie tych półprzewodnikowych, poziomy czystości mają tendencję do wysycania się w okolicach 99,9%. Jest to w wielu sytuacjach dostateczne, ale gdy procesor będzie miał miliony nanorurek, to oczywiście będzie za mało. Drugim problemem, jest to, że nanorurki naturalnie nie tworzą półprzewodników typu P lub N. W krzemie właściwości te zależą od domieszkowania. Ale nanorurki są tak małe, że niezwykle trudno je tak zmodyfikować. Inne problemy wynikają z konieczności umieszczania nanorurek w niezwykle precyzyjnych lokalizacjach, aby umożliwić działanie elektroniki. Nie wymyślono jeszcze, jak je wyhodować w konkretnym miejscu, więc naukowcy muszą je wykonywać osobno, a następnie pozwolić im osiąść na powierzchniach. Niestety proces ten generalnie tworzy cienką warstwę losowo zorientowanych nanorurek.

    Na szczęście, dzięki współpracy badaczy MIT i inżynierów z Analog Devices, opracowano sposób, na obejście tych problemów.

    Pierwszym krokiem było zaakceptowanie chaosu. Zamiast próbować umieścić pojedynczą rurkę w każdym miejscu, w którym była potrzebna, naukowcy stworzyli krzemową powierzchnię z naniesioną metalizacją, która były wystarczająco duża, aby zagwarantować, że co najmniej kilka nanorurek zwykle wypełniałoby szczeliny między metalem. Aby pozbyć się agregatów, nałożyli warstwę materiału na nanorurki, a następnie rozbili ją z powrotem ultradźwiękami, zmywając potem agregaty nanorurek, a pozostawiając pozostały materiał na powierzchni. Następnie po prostu wytrawiono większość warstwy nanorurek, pozostawiając je tylko tam, gdzie były potrzebne. Na tak przygotowany chip, nałożono izolacyjną warstwę tlenkową. Właściwości tlenków, w połączeniu z różnymi metalami stosowanymi do połączeń, mogą przekształcić nanorurki w półprzewodniki typu P lub N.

    Logiczny układ logiczny

    Podczas gdy jednostki funkcjonalne układu wykonują takie czynności, jak dodawanie dwóch liczb, jednostki te są zbudowane z mniejszych bramek logicznych, które wykonują proste funkcje logiczne. Często istnieje wiele sposobów konstruowania tych bramek logicznych w celu utworzenia tej samej jednostki funkcjonalnej. Kluczowym wnioskiem naukowców stojących za nowym układem było to, że niektóre funkcje logiczne są mniej wrażliwe na obecność metalicznych nanorurek niż inne. Zmodyfikowali więc oni narzędzie do projektowania otwartych układów RISC, aby uwzględnić te wnioski. W rezultacie powstał układ scalony, który nie miał żadnej bramki, która byłaby wrażliwa na nanorurki metalicznym. W ten sposób wyeliminowano drugi z problemów tego materiału.

    Powstały układ, który zespół nazywa RV16X-NANO, został zaprojektowany do obsługi 32-bitowych instrukcji architektury RISC-V. Adresowanie pamięci było ograniczone do 16 bitów, a jednostki funkcjonalne obejmują pobieranie instrukcji i ich dekodowanie, zawiera potrzebne rejestry, jednostki wykonawcze i ma możliwość zapisywania z powrotem do pamięci. Ogólnie w RV16X-NANO zastosowano ponad 14 000 pojedynczych tranzystorów.

    16-bitowy mikrokontroler RISC-V wykonany z nanorurek węglowych


    Co najważniejsze, układ działa. Jak widać na powyższym obrazku, z powodzeniem wykonuje wariant programu „Hello World”, który jest ogólnie używany jako delikatne wprowadzenie do składni różnych języków programowania.

    Źródło: https://arstechnica.com/science/2019/08/16-bit-risc-v-processor-made-with-carbon-nanutubes/

    Fajne! Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9365 postów o ocenie 6954, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • Computer Controls
  • #2
    Tumiwisizm
    Poziom 23  
    ghost666 napisał:
    Nie wymyślono jeszcze, jak je wyhodować w konkretnym miejscu, więc naukowcy muszą je wykonywać osobno, a następnie pozwolić im osiąść na powierzchniach. Niestety proces ten generalnie tworzy cienką warstwę losowo zorientowanych nanorurek.
    Skąd to wziąłeś??? To jakiś archaizm. Orientacją wzrostu nanorurek można dowolnie sterować, poza tym jako nanokryształ mają swoją określoną orientację. Co więcej, wykonując posiew możemy kazać im rosnąć zakrytymi na końcu (walec) lub odkrytymi (typowa rurka) i to pojedynczo, a nie w grupach (bez agregacji). Czasami mam wrażenie, że Amerykanie są 100 lat za Murzynami w niektórych dziedzinach, a już na pewno daleko za naszymi Polskimi naukowcami. Albo moi koledzy z pracy wybiegają w przyszłość bawiąc się nanotechnologią???