ساخت تراشه سه‌بعدی حاوی 2 میلیون ترانزیستور نانولوله‌ کربنی

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، محققان دانشگاه استانفورد با همکاری پژوهشگرانی از مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) مقاله‌ای در نشریه Nature به چاپ رساندند که در آن جزئیاتی درباره فرآیند ساخت تراشه کامپیوتری سه‌بعدی با استفاده از نانولوله کربنی ارائه شده‌ است. این گروه تحقیقاتی با استفاده از نانولوله‌ کربنی تراشه‌ای ساخته‌اند و سپس از آن برای اجرای برنامه‌های مختلف استفاده کردند. محققان این پروژه معتقدند که این فناوری می‌تواند بر مشکل مخابرات میان مدارهای منطقی و حافظه فائق آید.

مشکل اصلی مهندسان، افزایش توان پردازش یا ظرفیت ذخیره‌سازی نیست، بلکه آنها به دنبال یافتن روشی برای انتقال حجم بالایی از اطلاعات و بازگشت آن هستند. از این رو محققان اقدام به استفاده از نانولوله‌های کربنی کردند. پژوهشگران معتقداند که برای رفع این نیاز صنعت باید تراشه‌های سه‌بعدی تولید کرد که در آنها لایه‌های حافظه و منطقی روی هم قرار گرفته‌اند. ساخت چنین تراشه‌هایی کاملاً امکان‌پذیر است و می‌تواند منجر به تغییرات بنیادین در تولید ترانزیستور شود.
محققان معتقدند که به جای استفاده از سیلیکون باید از نانولوله‌های کربنی استفاده کرد و در نهایت ترانزیستورهایی موسوم به ترانزیستورهای اثرمیدان نانولوله‌ای ارائه کرد که لایه‌های منطقی در آن قرار داده شده‌ است.
لایه خارجی این تراشه، حافظه‌های RRAM است که با تغییر مقاومت مواد دی‌الکتریک جامد عمل می‌کنند. RRAM متراکم‌تر، سریع‌تر و کاراتر از DRAM است.
بین لایه‌های حافظه و منطقی سیم‌های بسیار متراکم قرار گرفته که مسئولیت ایجاد ارتباط را به عهده دارد. این معماری چند ده برابر سریع‌تر و از نظر انرژی مقرون به صرفه‌تر از سامانه‌های سیلیکونی است. این فناوری همانند جهش از پردازش سری به پردازش موازی است.

این گروه تحقیقاتی یک میلیون سلول RRAM را با 2 میلیون ترانزیستور اثرمیدان نانولوله کربنی ترکیب و سامانه نانوالکترونیکی پیچیده‌ای تولید کردند. این تراشه به‌ گونه‌ای طراحی شده که ساخت آن با استفاده از سیلیکون غیرممکن است. معماری سه‌بعدی به دلیل مشکل گرما چالش برانگیز است؛ چرا که در ساخت ترانزیستورهای سیلیکونی از دمای بالای 1000 درجه استفاده می‌شود که منجر به آسیب دیدن لایه‌ها می‌شود. این در حالی است که برای ساخت این تراشه‌های حاوی نانولوله کربنی دمایی در حد 200 درجه سانتی‌گراد کافی است.