Prosesor yang ada bisa mendapatkan dorongan dari menukar silikon untuk nanotube karbon
Kutipan besar: "Halo Dunia! Saya RV16X-NANO, terbuat dari CNT, ”membaca pesan pertama dari program pertama yang berjalan pada prosesor carbon nanotube (CNT). Dibangun oleh fisikawan MIT, Nano delapan puluh kali lebih besar dari pendahulunya di 14.702 carbon-nanotube transistor efek medan (CNFET), dan mampu menjalankan instruksi RISC-V 32-bit yang ditetapkan pada data 16-bit. Namun, hal yang paling luar biasa tentang Nano bukanlah yang baru tentangnya, tetapi apa yang lama.
Sejujurnya, sudah beberapa waktu sejak hukum Moore, kecenderungan prosesor untuk menggandakan jumlah transistor setiap dua tahun, telah sepenuhnya akurat. Sifat dasar silikon mulai membatasi pengembangan dan secara signifikan akan membatasi keuntungan kinerja di masa depan, namun dengan 50 tahun dan miliaran yang diinvestasikan, tampaknya tidak masuk akal bahwa setiap teknologi 'di luar silikon' dapat memberi daya pada komputer di masa depan. Namun, Nano mungkin melakukan hal itu, dengan memanfaatkan kemampuannya untuk dirancang dan dibangun seperti wafer silikon biasa, sambil menggunakan karbon untuk menghasilkan kinerja tiga kali lipat secara teoritis pada sepertiga kekuatannya.
Nano mulai hidup seperti semua prosesor, sebuah wafer 150mm dengan pola yang diukir oleh chip biasa. Dicelupkan ke dalam solusi nanotube karbon yang diikat bersama seperti spaghetti mikroskopis, ia muncul kembali dengan nanotube karbon semi-konduktif yang terjebak dalam pola transistor dan gerbang logika yang sudah terukir di atasnya. Kemudian mengalami proses yang disebut 'RINSE,' penghapusan nanotube diinkubasi melalui pengelupasan selektif, dengan dilapisi dengan polimer kemudian dicelupkan ke dalam pelarut. Ini memiliki efek mengurangi lapisan CNT menjadi hanya satu tabung, menghilangkan gumpalan besar CNT yang saling menempel lebih dari 250 kali lebih efektif daripada metode sebelumnya.
Salah satu tantangan yang dihadapi prosesor CNT adalah kesulitan dalam memisahkan transistor tipe-N dan tipe-P, yang “on” untuk 1 bit dan “off” masing-masing untuk 0 bit dan sebaliknya. Perbedaannya penting untuk komputasi biner, dan untuk menyempurnakannya, para peneliti memperkenalkan 'antarmuka campuran' logam yang disilangkan dengan doping elektrostatik. Terjadi setelah RINSE, komponen platinum atau titanium kecil ditambahkan ke masing-masing transistor, kemudian wafer dilapisi dengan oksida yang bertindak sebagai sealant, meningkatkan kinerja. Setelah itu, Nano hampir selesai.
Bagian dari kecemerlangan Nano adalah kemampuannya untuk mengatasi kelemahan intrinsik pembuatan CNT, yang telah menjadi penghalang bagi para peneliti sebelumnya. Sebagian kecil dari CNT memiliki konsentrasi pengotor logam konduktif yang tinggi yang memaksa transistor untuk selalu hidup atau mati, yang memiliki efek cascading yang dapat melumpuhkan seluruh prosesor. Kemurnian teoritis yang diperlukan untuk mencegah hal ini adalah 99,999999%; jelas tidak bisa diraih; dan dengan demikian para peneliti menemukan RE MIMPI, ’yang merancang ketahanan terhadap CNT logam.
Para peneliti mengamati bahwa meskipun satu CNT yang tidak murni dapat merusak satu gerbang logika, jika digunakan dengan cara tertentu di gerbang lain, itu bisa tidak berbahaya. Mereka membuat perangkat lunak untuk memprediksi kapan CNT tidak murni akan menyebabkan kerusakan paling kecil, dan mereka merancang Nano dengan arsitektur yang tangguh ini. "Pun 'MIMPI' sangat ditujukan, karena itu adalah solusi impian," kata Max Shulaker, penulis bersama. "Ini memungkinkan kita untuk membeli nanotube karbon dari rak (dengan kemurnian 99,99%), menjatuhkannya ke wafer, dan hanya membangun sirkuit kita seperti biasa, tanpa melakukan hal lain yang istimewa."
Karena Nano memiliki wafernya yang dibangun oleh peralatan yang biasanya digunakan untuk prosesor silikon biasa, menjalankan set instruksi RISC-V open-source, dan dirancang menggunakan perangkat lunak Bluespec yang tersedia untuk umum, tampaknya ada sedikit yang mencegahnya ditingkatkan. DARPA, yang mendukung penelitian ini, telah mulai menerapkan teknik manufaktur Nano di pabrik eksperimental. "Kami pikir itu bukan lagi pertanyaan apakah, tetapi kapan," kata Shulaker, seraya menambahkan bahwa produk CNT dapat muncul di rak dalam waktu lima tahun.
Kredit Gambar: Laura Ockel di Unsplash
Mikroprosesor modern dibangun dari transistor nanotube karbon komplementer, Alam (Agustus 2019)
