První mikroprocesor z ohebného materiálu slibuje velké možnosti

Jednobitový mikroprocesor se čtyřmi instrukcemi sice z hlediska výkonu díru do světa neudělá, ale jde o důkaz funkčnosti konceptu, který může mít nedozírné důsledky.

První mikroprocesor z ohebného materiálu slibuje velké možnosti


Mikroprocesor je z materiálu podobného grafenu, ale flexibilního a polovodivého. Mnozí se domnívají, že dokáže zcela změnit design a způsob výroby baterií, snímačů a čipů.

S pouhými 115 tranzistory opravdu nejde o výkonnostní špičku, nicméně o to výzkumníkům ani nešlo. Jde o „první krok směrem k vývoji mikroprocesorů založených na 2D polovodičích,“ vysvětlují vědci z Vídeňské technologické univerzity v článku pro odborný magazín Nature.

Dvoudimenzionální materiály mají výhodu jisté ohebnosti, lze je tedy snadno aplikovat např. do nositelných zařízení nebo propojených snímačů; potenciálně by také měly být mnohem odolnější. Představte si například smartphone, který upustíte a ten, místo, aby se zlomil, se zkrátka jen ohne.

Dnešní polovodiče a displeje jsou sice i tak velmi tenké, ke správnému fungování však stále spoléhají na třídimenzionální prvky materiálů, ze kterých jsou. Ohněte křemíkový wafer a zlomí se. 2D materiály jako grafen nebo dichalkogenid (TMD), který použili vídeňští vědci, jsou však plně dvoudimenzionální, s krystaly seskládanými z pouze jediné vrstvy atomů a molekul; to jim poskytuje jejich velmi žádanou ohebnost.

TMD materiály jsou složeny z kovů typu molybden, wolfram a některého chalkogenu (běžně síra nebo selen). Stejně jako grafen je lze vrstvit; na rozdíl od grafenu, který má stejnou vodivost jako kovy, je však polovodivý. To je výrobce čipů skvělá zpráva.

Stefan Wachter, Dmitry Polyushkin a Thomas Mueller z Institutu fotoniky ve spolupráci s Olem Bethgem z Institutu pevné (solid-state) elektroniky ve Vídni se k vývoji svého mikroprocesoru rozhodli použít disulfid molybdenu.

Na křemíkový substrát vložili dvě molekulu tlusté vrstvy materiálu, do něhož byl již vryt vzor obvodu a který oddělili vrstvou hliníkového oxidu.

„Substrát plní pouze funkci přenašeče, šlo by jej snadno nahradit sklem nebo jiným materiálem, a to včetně flexibilních substrátů,“ popisuje tým výzkumníků.

„Nevidíme žádné větší překážky, které by nám bránily v přeměnu našeho jednobitového designu v multibitový,“ píší dále v časopise Nature. Jedinou výzvou je prý nutnost výroby menší než mikrometr.

To však neznamená, že samotná výroba  bude jednoduchá. Ačkoli kolem 80 % logických jednotek bylo při výrobě plně funkčních, design, který příliš nezvládne tolerovat chyby způsobil, že jen minimální část hotových zařízení správně fungovala.

Komerční výrobci mikroprocesorů řeší problémy modulárním designem čipů a testováním v různých rychlostech. Čipy fungující ve vysokých rychlostech jsou dražší, zatímco chybné subkomponenty jde trvale vyřadit a výsledné čipy, jinak plně funkční, prodat jako levnější modely.

Dostat se z 4004, čtyřbitové centrální procesorové jednotky se 46 instrukcemi, k současnému x86 CPU Kaby Lake, trvalo Intelu (shodou okolností) 46 let. S tím, co se však průmysl za tu dobu naučil, by vývoj flexibilních polovodičů mohl, doufejme, probíhat o dost rychleji.

Úvodní foto: © alphadogdesign - Fotolia.com










Komentáře