Procesoarele din grafen care funcţionează la 400 GHz sunt posibile, afirmă cercetătorii americani

Autor: Dorian Prodan 22.08.2013
Procesoarele din grafen care funcţionează la 400 GHz sunt posibile, afirmă cercetătorii americani

Grafenul este unul dintre acele materialele exotice care permit deja sau promit salturi tehnologice în cele mai variate domenii, însă una dintre cele mai interesante direcţii, adică înlocuirea materialelor semiconductoare actuale, nu s-a bucurat de un succes prea mare până acum. Un grup de cercetători din cadrul University of California cred că au descoperit o nouă metodă pentru proiectarea circuitelor electronice din grafen, ceea ce ar permite realizarea unor procesoare cu frecvenţe de tact net superioare celor actuale.

Conform unor prognoze , tranzistorii din cipurile electronice vor atinge limita tehnologiilor bazate pe siliciu undeva în următorii 10 – 15 ani, dată la care ar trebui să fim deja înarmaţi cu tehnologii noi dacă vom dori să evităm o stagnare. Ideea unui tranzistor fabricat din grafen nu este nouă iar încercări funcţionale există, însă acestea nu sunt nici pe departe pregătite pentru o implementare industrială.

Cel mai rapid tranzistor fabricat din grafen a atins ameţitoarea frecvenţă de 427 GHz, depăşind astfel cu un ordin de magnitudine performanţa maximă de 8,5 GHz a cipurilor bazate pe siliciu. Pentru a putea funcţiona, tranzistorii fabricaţi din peliculele atomice de grafen au însă nevoie de condiţii speciale de lucru deoarece aceştia au pierderi foarte mari de energie şi disipă cantităţi însemnate de căldură.

Tranzistorii fabricaţi din siliciu au proprietăţi izolatoare atunci când sunt aplicate tensiuni scăzute şi conductoare atunci când acestea cresc, acest comportament permiţând crearea porţilor logice. Spre deosebire de siliciu, grafenul este conductiv indiferent de puterea aplicată, iar crearea unor circuite binare ridică probleme care au fost depăşite în laborator, cu limitările menţionate mai sus, prin doparea atomilor sau deformarea fizică a foilor de grafen.

Cercetătorii americani afirmă că aceste încercări, care încearcă să facă grafenul să se comporte precum siliciu dopat, sunt greşite. Conform datelor publicate, soluţia constă într-o abordare diferită a impasului tehnologic şi specularea efectului de rezistivitate negativă. Un comportament contraintuitiv al multor materiale, printre care şi grafenul, rezistivitatea negativă se manifestă printr-o scădere a tensiunii electrice în urma creşterii intensităţii. Aceste treceri de la o tensiune mai mare la una mai mică pot fi folosite pentru crearea unor comutatoare în acelaşi mod în care sunt folosite schimbările conductivităţii siliciului, permiţând astfel realizarea unui nou tip de tranzistor.

Cercetătorii au făcut deja câteva teste cu noua tehnologie, reuşind crearea unor porţi XOR cu doar trei transistori din grafen, spre deosebire de cei opt tranzistori ceruţi de tehnologiile bazate pe siliciu. Acest salt tehnologic permite realizarea unor circuite mai mici care vor beneficia şi de salturi impresionante de viteză, modelul experimental rulând la frecvenţa de 400 GHz.

Toate aceste încercări sunt promiţătoare, însă înainte de a visa la procesoare mici care rulează la frecvenţe abisale, cineva va trebui să preia ideea, să determine condiţiile clare în care grafenul manifestă proprietatea de rezistivitate negativă şi să realizeze circuite mai complexe cu aceşti tranzistori.

Tags: