Na MIT vznikl RISC-V s 15 tisíci uhlíkovými tranzistory

Čip RV16X-NANO tvořený jen 15 tisíci tranzistory samozřejmě nelze srovnávat s tím, co dokáží dnešní křemíkové technologie, ostatně takový počet nestačí ani na Intel 8086, který má 29 tisíc tranzistorů, ale je to začátek a důkaz toho, že s využitím tranzistorů z uhlíkových nanotrubiček to může jít. Ostatně procesor byl vyroben s využitím technologií, které už se osvědčily při komerční výrobě počítačových čipů. 

 

 

Vývojáři si zde vybrali architekturu RISC-V, a to nejspíše jednoduše kvůli tomu, že ta je otevřená a není třeba se starat o žádné licence a poplatky. Výsledný procesor zpracovává 32bitové instrukce a adresování paměti má 16bitové. Dohromady toho nezvládne moc, ale funguje, což je to hlavní. 

 

Jaké výhody ale mohou mít tranzistory z uhlíkových nanotrubiček oproti křemíkovým? Jde především o to, že uhlíkové lze mnohem snadněji klást do vrstev nad sebe, a tvořit tak skutečné 3D čipy s velice složitými obvody. Americká DARPA zase věří, že výkon uhlíkových tranzistorů může být stejný nebo i lepší v porovnání s křemíkovými a také že výroba může být mnohem levnější. 

 

Je přitom zřejmé, že výzkum v této oblasti bude pokračovat a může být v budoucnu mnohem intenzivnější s tím, jak je stále složitější a dražší přinášet na trh nové a nové procesy. Dnes tu máme 7nm nebo v podstatě už 5nm a další životnost křemíkových technologií bude zajištěna především díky tomu, že už konečně nastupuje technologie EUV. Vedle ní to pak jsou pokročilé způsoby pouzdření, respektive chytré spojování menších čipů do větších, co pomůže prodloužit éru křemíku i diskuzí o tom, zda stále platí nebo neplatí Mooreův zákon. I tak se ale mohou ještě za této éry objevit lepší řešení, i když zda to bude nutně uhlík v podobě nanotrubiček, toť otázka. 

 

Co se týče projektu na MIT, na něm pracuje tamní Max Shulaker už deset let. V roce 2013 se svým týmem vyrobil 178tranzistorový čip, a nyní je to tak už 15 tisíc tranzistorů, takže kdo ví, co bude za dalších několik let. Ostatně jak Shulaker uvedl, před deseti lety doufali, že něco takového bude možné a nyní to již ví a rovněž je jasné, že takové čipy je možné dělat ve velkých počtech v továrnách. 

 

 

 

Nově použité technologie pro výrobu RV16X-NANO mají za úkol obejít problémy s čistotou a uniformitou uhlíkových nanotrubiček a také se dříve nedařilo tvořit tranzistory PMOS a NMOS v jistých doplňkových logických obvodech. Další potíže vznikaly kvůli tomu, jakou tendenci měly uhlíkové nanotrubičky srocovat se dohromady do svazků po tisících poté, co byl na křemíkový wafer nanesen roztok, v němž byly rozptýleny. Student Christian Lau ale byl schopen přijít s řešením zvaným RINSE, které umožní aby byly z waferu smyty pouze ony shluky nanotrubiček a zůstaly jen ty pěkně uspořádané.

 

Pro vyřešení problémů s čistotou materiálu zase posloužil přístup zvaný DREAM. Ani 99,99% čistota samozřejmě v případě použití v čipech nestačí, přičemž zbylá setina procenta představuje metalické nanotrubičky. Gage Hill z MIT si přitom všiml, že nízká čistota způsobuje především šum v signálu a přišel s takovým uspořádáním logických hradel, které šum snižuje. 

 

Nyní tak už existuje celkem reálný a hlavně jasný plán, jak a kam vyvíjet čipy z uhlíkových nanotrubiček. Výzkumníci se mohou zlepšovat jak v celkové složitosti svých návrhů, ale také v tom, na jakém taktu jejich čipy poběží. Ostatně RV16X-NANO pracuje jen na 10 kHz, takže prostor pro zlepšení tu rozhodně je.