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MIT研制出最大碳纳米管芯片RV16X-NANO,发表70多页制作工艺细节

RV16X-NANO是一个16位处理器,它采用了14000多个碳纳米场效应管(CNFET),基于RISC-V指令集,可在16位数据和地址上运行标准的32位指令。

一直以来,在芯片领域,业内普遍认为未来能够替代硅技术当属碳纳米管(CNT),因为从理论上来看,采用碳纳米管的芯片可以比硅基芯片在速度和功耗上有5—10倍的优势。也因此,自碳纳米技术问世以来,学术界从来没有放弃对它的研究。

最近,这项技术又有了最新的突破。

当地时间8月28日,在《Nature》上发表了一项来自MIT的Gage Hills等人的研究成果,也即碳纳米管芯片制造领域的一项重大进展:一个完全由碳纳米晶体管构成的16位微处理器。这是迄今为止最大的碳纳米管芯片。

MIT研制出最大碳纳米管芯片RV16X-NANO,发表70多页制作工艺细节

图片来源:MIT News

据悉,这款处理器名为RV16X-NANO,由行业标准的工艺流程进行设计和制造。它采用了14000多个碳纳米场效应管(CNFET),基于RISC-V指令集,可在16位数据和地址上运行标准的32位指令,可以完全替代同类型的商用处理器。

值得一提的是,RV16X-NANO最大的亮点在于Hills及同事对制造方法的改进,现在70多页的制作工艺细节均已发表

首先,为了以防晶体管无法正常工作,他们利用一种剥落工艺防止碳纳米管聚合在一起。此外,通过细致的电路设计(减少了金属型碳纳米管而非半导体型碳纳米管的数量,后者的存在不会影响电路的功能),他们还克服了一些和碳纳米管杂质相关的问题。这些都为未来碳纳米管的商业落地提供了思路。

在测试中,RV16X-NANO成功执行了一个程序,生成消息:“Hello, World! I am RV16XNano, made from CNTs”,这也预示着碳纳米管走向商用的第一步。

世界范围内,最早实现碳纳米管器件制备的是IBM,其在2014年成功制备出碳纳米管20nm栅长器件,不过,该器件性能比预期差很多。后来,也有各类实验室号称制备出1nm栅长的碳纳米管器件,但更多的只是噱头,实际使用性能很差。2017年,北京大学的彭练矛—张志勇研究团队在探索5nm栅长的碳纳米晶体管上获得进展,该研究成果曾发表于《Science》杂志上。

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