Il superchip dell'MIT combina CPU e memoria grazie ai nanotubi di carbonio

06 Luglio 2017 13

Un nuovo chip utilizza nanotubi di carbonio e celle RRAM (resistive random-access memory), piuttosto affidarsi a dispositivi basati sul silicio.

Si apre così il recente articolo pubblicato nel sito ufficiale dell'MIT, che permette di fare un bilancio sui più recenti progressi compiuti nella realizzazione di chip che rinunciano al tradizionale silicio per adottare materiali differenti. Fare il punto è l'espressione adatta, visto che da anni i ricercatori sono impegnati a trovare un'alternativa al silicio per estendere la validità della Legge di Moore, guardando con interesse proprio i nanotubi di carbonio.

Nel super chip nato dal lavoro di ricerca della Stanford University e dell'MIT le due strutture - quella logica e quella di memoria - sono disposte in maniera verticale l'una sull'altra, dando vita ad un'architettura 3D che viene definita dal MIT come:

il sistema nano-elettronico più complesso mai realizzato con le emergenti nano-tecnologie

Viene meno qualsiasi collo di bottiglia tra strato logico e memoria, con intuibili benefici dal punto di vista della velocità di elaborazione dei dati, mentre i consumi sono ridotti rispetto ai tradizionali chip in silicio.

La particolarità, nonché l'elemento che ha permesso di superare i limiti degli attuali processi produttivi dei chip al silicio, sta proprio nel materiale utilizzato. I nanotubi di carbonio sono fogli di grafene 2D strutturati in nano cilindri che nel chip vengono poi combinati con le celle RRAM, sino a formare la sopra citata struttura. I ricercatori sono riusciti ad integrare oltre 1 milione di celle RRAM e 2 milioni di transistor CNTFET (carbon nanotube field-effect transitor).

La struttura 3D come quella realizzata nel prototipo del MIT è attualmente impossibile da realizzare ricorrendo al silicio a causa di limiti legati al processo produttivo. I circuiti degli odierni chip adottano una struttura 2D e tradizionali transistor che raggiungono temperature particolarmente elevate in fase di produzione - si parla di oltre 1000 gradi Celsius. Sovrapporre un secondo circuito di silicio significherebbe danneggiare quello posto sotto di esso, circostanza che non si verifica con i nanotubi in carbonio che sono realizzati a temperature inferiori ai 200 gradi Celsius.

Si tratta di un progresso indubbiamente meritevole di nota ed utile per produrre chip in grado di soddisfare la fame di potenza che applicazioni sempre più diffuse richiedono - si pensi ai complessi algoritmi che animano le intelligenze artificiali. Vi è da dire però che allo stato attuale non è possibile sapere quando e se il chip supererà lo stadio di prototipo, passando a quello della produzione. Per ulteriori dettagli sul progetto di ricerca è sufficiente collegarsi a questo indirizzo.

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Commenti

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Enrico Maria Dal Compare

finalmente

Leox91

Domanda: utilizzare questi nanotubi non significa, quindi, ridurre le dimensione ma "semplicemente" impilare più strati di transistor l'uno sull'altro. Ho capito bene?

Il passo "scendiamo sotto il nanometro" è ancora oscuro, per gli effetti quantistici non più ignorabili a quel punto.

d4N

Ma ad oggi, in qualche componente hardware acquistabile per computer, è stato introdotto il grafene?
Nel senso, è già applicato in qualche grande distribuzione?

Gios

Parliamo di produzione e non di funzionamento! In funzionamento il silicio può superare in alcune applicazioni anche i 100°.
In produzione gli step non possono superare (sopratutto nelle fasi finali) temperature superiori ai 600° circa poiché le diffusioni o impiantazioni degli step precedenti continuerebbero a extradiffondere andando spesso a cancellare le giunzioni! In un mos (non balistico o su soi) di segnale andresti a cortocircuitare i pozzetti di sources e drain cancellando il canale (tieni conto che parliamo di 10/14nm su un pozzetto che è anche 200nm!)

Gios

Non solo ma il grafene, non ripiegato sopra i 400°C si decompone! Qualcosa nell'articolo non torna

hassunnuttixe

Faccio inoltre notare che i fullereni ad esempio si producono a circa 5027°C

Gios

E comunque sono più di 100°C

hassunnuttixe

Se ragioni con in testa il silicio... ;)

hassunnuttixe

Siam partiti studiando i fullereni... ;)

Gios

Restano comunque temperature altissime anche in produzione!

modhdblog

Vero. Per chiarire, le temperature citate si riferiscono alla fase di produzione e non a quella operativa. L'articolo è stato modificato di conseguenza.

Aster

Chissa cosa hanno in mente visto xhe non userano silice ma carbonio

Davide

1000°C in un transistor? Che io sappia poco oltre i 100°C il comportamento dello stesso diventa non più prevedibile a causa dell'agitazione termica che ne compromette la funzionalità. A 1000°C probabilmente son già fusi.
Il motivo per cui le CPU vanno in protezione a 100°C è proprio quello. Essere in grado di riuscire a spegnere la macchina fin tanto che la CPU risponde ancora come preventivato.

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