Carbon Nanotubes- cứu tinh của ngành công nghiệp máy tính tương lai

    MP,  

    (GenK.vn) - Carbon Nanotubes (CNT), vật liệu bán dẫn mới đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển được cho là có thể thay thế được Silicon trong tương lai.

     
     

    Gordon Moore - một trong những nhà sáng lập viên của tập đoàn Intel và cũng là người phát triển định luật Moore, ông đã từng phát biểu như sau: “Số lượng transistor (bóng bán dẫn) trên mỗi đơn vị inch vuông (1 inch vuông xấp xỉ 6,45 cm2) sẽ tăng lên gấp đôi sau mỗi năm”. Nhưng đến năm 2000, ông đã sửa đổi thời gian để có thể tăng gấp đôi tốc độ cho bộ xử lý là theo chu kì 2 năm (tức 24 tháng). Còn David House thì lại đưa ra một lập luận khác rằng tốc độ xử lý sẽ tăng gấp đôi theo chu kì 18 tháng. Tuy nhiên, nếu chúng ta nhìn vào tốc độ phát triển bóng bán dẫn như hiện nay thì việc “tăng gấp đôi” này có lẽ sẽ khó có thể thực hiện được.

    Carbon Nanotubes- cứu tinh của ngành công nghiệp máy tính tương lai

    Trong những năm trở lại đây, kĩ thuật chế tạo và phát triển bóng bán dẫn (transistor) đã bắt đầu chững lại, điều này cũng làm tốc độ phát triển của các bộ vi xử lí cũng vì thế mà chững theo.

    Cuối năm 2010, sau khi bảng lộ trình công nghệ bóng bán dẫn toàn cầu (International Technology Roadmap for Semiconductors) được công bố. Đa số các chuyên gia đều đồng tình với nhận định: “Bắt đầu từ cuối năm 2013, mật độ bóng bán dẫn sẽ tăng lên gấp đôi theo chu kì 3 năm”. Lý do cho sự đồng tình này chính là: Silicon - vật liệu bán dẫn đã từng tạo nên toàn bộ ngành công nghiệp máy tính điện tử ngày nay đã đạt tới giới hạn của mình và không thể “ép” tăng thêm được nữa.

    Điều này buộc các nhà khoa học phải tìm ra một loại vật liệu mới để thay thế Silicon và có thể dùng được trong sản xuất ở kích thước dưới 10 nanomet. Theo đánh giá của nhiều chuyên gia, vật liệu sáng giá nhất để thay thế Silicon bây giờ chính là Carbon Nanotubes (viết tắt là CNT). Trong tuần vừa rồi, các các kĩ sư của IBM cũng đã đưa ra thông báo về lộ trình cho ra mắt các mẫu vi xử lý có sử dụng vật liệu CNT vào năm 2020.

    Carbon Nanotubes- cứu tinh của ngành công nghiệp máy tính tương lai

    Kích thước bóng bán dẫn bóng bán dẫn trong bộ vi xử lý mới chính mới là thứ quan trọng nhất. Bởi các thiết bị điện tử mà chúng ta sử dụng bây giờ như smartphone, desktop hay thậm chí các server cỡ lớn đều có giới hạn kích thước và còn làm việc dựa trên nền tảng căn bản là trạng thái tắt-bật của các bóng bán dẫn thì khi đó tốc độ xử lí còn tỉ lệ thuận với mật độ bóng bán dẫn được nhồi vào trong vùng diện tích giới hạn đó.

    Vật liệu mới Carbon Nanotubes (CNT) có cấu trúc dạng ống được cuộn lại những tấm graphene có độ dày chỉ tương đương với một phân tử nên có thể đem lại kích thước bán dẫn nhỏ hơn nhiều so với Silicon. Nhờ thế mà mật độ bóng bán dẫn được nhồi vào một inch vuông cũng tăng theo.

    Carbon Nanotubes- cứu tinh của ngành công nghiệp máy tính tương lai

    Trong mẫu thử nghiệm lần này, các bóng bán dẫn CNT mới của IBM mới chỉ đạt kích thước 30 nanomet và được xếp cách nhau 8 nanomet. Tuy nhiên, khi so sánh ở cùng một mức tiêu thụ điện năng, các bộ xử lý CNT nhanh hơn gấp 6 lần các bộ xử lý Silicon hiện tại.

    Carbon Nanotubes- cứu tinh của ngành công nghiệp máy tính tương lai

    Mặc dù, vật liệu CNT mang nhiều tiềm năng to lớn nhưng nhìn chung việc chế tạo bộ xử lý CNT vẫn còn quá phức tạp. Chưa kể, việc thay thế toàn bộ quy trình cũ sang quy trình CNT mới là vô cùng tốn kém và mạo hiểm.

    Trong thông báo lần này, các kĩ sư IBM cũng chưa nói rõ về những những thành công đạt được trong việc nghiên cứu và chế tạo chip dựa trên vật liệu bán dẫn mới CNT. Nhưng với lộ trình đã được đặt ra như thế này, thì dù muốn dù không trong năm 2020 họ cũng buộc phải công bố kết quả nghiên cứu của mình. Hiện tại trên thế giới đang có rất nhiều công nghệ được đẩy mạnh nghiên cứu như máy tính lượng tử, máy tính quang học… Theo đánh giá sơ bộ tất cả các nghiên cứu này đều cho khả năng tính toán nhanh hơn rất nhiều so với bộ vi xử lý bây giờ.

    Tham khảo: ExtremeTech

    >>> Vật liệu polymer nền graphene mới, dễ sản xuất giá thành rẻ

     
    Tin cùng chuyên mục
    Xem theo ngày

    NỔI BẬT TRANG CHỦ