全球首台奈米碳管晶體電腦開發成功

作者 | 發布日期 2013 年 09 月 26 日 11:41 | 分類 電腦
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根據 Nature 報導,史丹佛大學(Stanford University)開發出全球首台完全以奈米碳管(carbon nanotubes)所組成的電腦,並已經成功運轉,為矽晶體電腦在達到物理限制前,找到另一條出路。



這台電腦叫作 Cedric,雖然目前還非常的陽春,只具備基本功能,但卻能發展成比現今任何一台矽晶電腦都快且更有效率的電腦。Cedric 由 178 個電晶體所組成,每個電晶體有 10~200 個奈米碳管,總計有 20 億顆碳原子,目前電腦速度是 1 kHz,能處理 1 位元的資訊與計算到 32。

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奈米碳管在 1991 年由日本物理學家飯島澄男所發現,由六邊形碳環所組成的空心圓柱體,直徑約一奈米,看起來像是蜂窩或鐵絲網。奈米碳管自從問世以來,其頂級材質和電性便受到科學界的極度讚賞,它因為體積較小,所以傳導性較一般傳統電晶體強,此外能夠支援快速開關,因此在性能和能耗表現也較好。

雖然奈米碳管一度被捧為矽的接班者,但在電腦上的應用卻未曾證實過。Cedric 研究團隊領導者 Subhasish Mitra 教授說:「很長一段時間,人們認為奈米碳管電晶體將是電腦的新紀元,但這樣的論點卻很少證實。」

那為什麼史丹佛大學能成功解決別人無法克服的問題呢?關鍵在於消除兩個碳計算常見的問題。首先解決奈米碳管長度不一、非平行線的問題,他們設計出一款有 99.5%對齊的奈米碳管晶片,而其餘的0.5%則用演算法繞過。

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接下來他們解決奈米碳管某些部分會一直導電,而不像半導體一樣可以全部關掉的問題。為了消除這些「流氓」元素,研究團隊先關掉所有好的奈米碳管,然後把剩下不好的充滿電,直到他們汽化蒸發為止,以此方式,就能得到有用電路。

史丹佛大學稱這兩種解決方案為「免疫缺陷設計」(imperfection-immune design),也就是避其鋒芒,不再執著地追求無缺陷的奈米碳管,而是專注於為這些先天就有免疫缺陷的材料,設計出可以運轉的電路。未來,史丹佛大學也將繼續尋找商業化的可能,希望未來能以產業化工廠製造方式,製造出更小、更快、更強大的電腦。

 

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