Lompatan nanometer ke triliunan transistor

Ilmuwan Riset IBM Qing Cao mengembangkan cara untuk menghubungkan tabung nano karbon

Para ilmuwan dan insinyur tidak perlu memakai papan berdinding papan di Times Square yang menyatakan "Akhir Hukum Moore sudah dekat." Mereka semua tahu bahwa chip komputer berbasis silikon akan segera berhenti meningkatkan kecepatan dan menyusut ukurannya. Salah satu ilmuwan tersebut, Qing Cao dari IBM mungkin telah menemukan jawaban alt-silikon dalam karbon nanotube – lembaran karbon yang digulung yang dapat menghantarkan sinyal listrik dengan lebih baik pada skala yang jauh lebih kecil daripada silikon.

Cao, yang diakui sebagai Pioneer Under 35 oleh MIT Technology Review tahun ini, menemukan cara untuk menyelaraskan CNT bersama-sama, dan kemudian menggabungkannya ke kabel konektor logam kecil. Ini berarti mereka dapat ditingkatkan ke ukuran chip silikon saat ini, dan akhirnya menggantikannya di komputer masa depan. Cao menjelaskan bagaimana dia menyelesaikan penyelarasan nanotube ke dalam array dan kemudian mengelas atom logam ke ujung nanotube selebar empat atom di TR minggu ini EmTech di Cambridge, MA. Saya bertemu dengan Cao untuk mengintip pembicaraannya.*

*Pembaruan, 21/10/16:Tonton Presentasi EmTech Qing Cao di MIT Technology Review.

Qing Cao , IBM Research (kredit foto:MIT Technology Review)

Apa yang dimaksud dengan batas Silicon dan bagaimana CNT melampaui batas itu?

Qing Cao: Chip silikon sudah menampung miliaran transistor pada 22 nm. Ini adalah jenis chip di server saat ini. Dan kami telah menunjukkan bahwa 7 nm adalah mungkin. Tetapi kemampuan Silicon berakhir pada sekitar 5 atau 6 nm saat menyentuh dinding mekanika kuantum. Namun, nanotube karbon, dengan ukuran intrinsiknya yang kecil – sekitar 1 nm, atau hanya selebar empat atom – memungkinkan kita mencapai simpul 5 nm atau lebih. Pada skala ini, transistor CNT dapat beroperasi dua kali lebih cepat dibandingkan silikon, dengan konsumsi daya kurang dari setengah.

Mengapa kami belum bisa membuat chip CNT?

Qing Cao , IBM Research (kredit foto:MIT Technology Review)

QC: Saat kita pindah ke perangkat yang lebih kecil, konektornya harus menyusut pada saat yang bersamaan. Tetapi pengurangan ukuran konektor logam, hingga di bawah 10 nm, meningkatkan resistensi secara tajam dan dengan demikian mematikan kinerja perangkat. Kami – tim saya di Thomas J Watson Research Center dan saya – mengembangkan cara untuk menghubungkan ujung CNT ke kawat Molibdenum melalui ikatan kimia yang kuat, dan memverifikasi, dalam hal ini, bahwa pengurangan dimensi konektor tidak akan membahayakan kinerja perangkat, meskipun ukuran konektor logam menyusut menjadi hanya selebar 40 atom atau bahkan lebih kecil.

Setelah menyelesaikan masalah konektor, kami masih membutuhkan wafer CNT untuk membangun chip CNT. Tim saya telah mengembangkan cara untuk merakit sendiri nanotube menjadi susunan yang selaras berdampingan pada wafer. Mampu merakit susunan CNT ke wafer dan kemudian menghubungkannya dengan kabel logam kecil dengan kerugian resistif minimal akan berarti chip yang lebih kecil dengan kecepatan lebih cepat daripada silikon – dan kelanjutan dari Hukum Moore.

Kapan menurut Anda chip ini masuk ke komputer dan perangkat kami?

QC: Saya pikir perangkat nanotube tersebut akan muncul dalam produk dalam 10-15 tahun ke depan dan membantu untuk mempertahankan Hukum Moore setidaknya selama 20 tahun ke depan. Akhirnya, kami ingin mengemas 1 triliun transistor ke dalam prosesor (lebih banyak dari jumlah bintang di Bima Sakti!)