Ilmuwan IBM Ungkap Teknologi Nanotube Karbon untuk Memperpanjang Moore's Law
Ilmuwan penelitian IBM Qing Cao mengungkapkan metode terobosan untuk menghubungkan nanotube karbon.
Kemunduran yang akan datang dari chip berbasis silikon telah lama mendorong peneliti untuk mencari alternatif. Qing Cao dari IBM klaim nanotube karbon (CNT) – lembaran silinder karbon yang lebarnya hanya beberapa atom – menawarkan jalur menuju transistor yang lebih kecil, lebih cepat, dan lebih hemat energi yang dapat mempertahankan Moore’s Law selama dekade.
Dikenali sebagai Pioneer Under 35 oleh MIT Technology Review tahun ini, Cao mendemonstrasikan bagaimana CNT dapat diselaraskan secara tepat ke dalam array padat dan kemudian dilekatkan ke konektor logam kecil. Teknik ini, yang disajikan di TR’s EmTech di Cambridge, MA, membuka jalan untuk diskalakan CNT yang cocok dengan dimensi chip silikon saat ini.
Apa batasan silikon, dan bagaimana CNT melewatinya?
Qing Cao: Chip silikon saat ini menampung miliaran transistor pada 22 nm, dan kami telah memproduksi node 7 nm. Namun, silikon mencapai hambatan fisik sekitar 5–6 nm karena efek tunnel kuantum. CNT, dengan diameter sekitar 1 nm (empat atom lebar), memungkinkan perangkat pada skala 5 nm dan di atasnya. Pada dimensi ini, transistor CNT dapat bekerja dua kali lebih cepat daripada silikon sambil mengkonsumsi kurang dari setengah daya.
Mengapa chip CNT belum dikomersialkan?
QC: Seiring berkurangnya dimensi perangkat, interkoneksi yang menghubungkan transistor juga harus lebih kecil. Mengurangi konektor logam di bawah 10 nm secara dramatis meningkatkan resistensi, yang mengurangi kinerja. Tim kami di Thomas J. Watson Research Center telah merancang ikatan kimia yang kuat antara ujung CNT dan kawat molibdenum, mendemonstrasikan bahwa koneksi logam lebar 40 atom bahkan mempertahankan kinerja perangkat.
Membuat wafer CNT penuh masih menjadi tantangan. Kami telah merancang proses self-assembly yang menyusun CNT ke dalam array bersebelahan di seluruh wafer, memungkinkan integrasi kontak logam dengan kerugian resistif minimal. Kombinasi ini dapat menghasilkan chip yang lebih kecil, lebih cepat, dan lebih hemat energi daripada setara silikon, secara efektif memperpanjang Moore’s Law.
Kapan kita mungkin melihat chip ini di perangkat konsumen?
QC: Kami mengantisipasi perangkat berbasis CNT memasuki produk dalam 10–15 tahun ke depan, mempertahankan Moore’s Law selama setidaknya dua dekade ke depan. Visi jangka panjang kami adalah memadamkan 1 triliun transistor pada satu prosesor – lebih banyak dari bintang di Galaksi Bumi Tembus.
