Главная / Технологии / Мельчайшие микрочипы на основе графена будут в 100 раз меньше кремниевых и работать в 1000 быстрее

Мельчайшие микрочипы на основе графена будут в 100 раз меньше кремниевых и работать в 1000 быстрее

Мельчайшие микрочипы на основе графена будут в 100 раз меньше кремниевых и работать в 1000 быстрее

Исследователям удалось создать микрочип на основе графена, который в 100 раз меньше существующих, что позволит создавать миниатюрные устройства для вычислений и хранения данных с колоссальными возможностями

Поскольку мы живем в цифровом мире, новые задачи, которые ставятся перед компютерной техникой требуют увеличения объёма памяти и вычислительной мощности устройств, а, соответственно, применения большого количества транзисторов. Так, например, уже сейчас у 64-ядерного процессора AMD имеется девять кристаллов, которые суммарно занимают площадь в 1008 кв. мм. Каждый процессорный кристалл площадю 74 мм2и содержит 3,9 млрд транзисторов. Кристалл ввода-вывода содержит 8,34 млрд транзисторов, а его площадь — 416 мм2. Несложно подсчитать, что суммарно процессоры второго поколения содержат 39,54 млрд транзисторов!

Таким образом, по мере того, как современные технологии становятся все более компактными и высокопроизводительными, должны быть и транзисторы минимального размера, которые являются строительными блоками компьютерной обработки данных.

Кремний, который использовался для изготовления транзисторов в течение шести десятилетий, является трехмерным материалом и из него практически невозможно изготовить меньшие чем существующие полупроводники. Ведь очень трудно выполнить элементы кремниевых транзисторов толщиной всего в несколько атомов.

Мельчайшие микрочипы на основе графена будут в 100 раз меньше кремниевых и работать в 1000 быстрее

Графен и наноматериалы на его основе рекламируются как чудесные материалы, и они действительно оказались бесценными во всех сферах применения. Исключительные электронные, тепловые, механические и оптические свойства сделали графен, состоящим всего из одного слоя атомов углерода, одним из наиболее перспективных материалов (CC0 Public Domain)

Проведенные исследования показали, что в качестве альтернативы при изготовлении транзисторов могут применяться двумерные материалы, из которых могут быть выполнены элементы тоньше существующих в 10 раз.

Ученые вырастили однослойный дисульфид молибдена и дисульфид вольфрама, которые можно использовать для полупроводников. Исследования показали, что данная технология может быть применена и в серийном производстве. То есть, по всем наиболее важным параметрам разработанное устройство соответствует высоким перспективным требованиям.

Исследования продолжены учеными из Университета Буффало, которые установили, что новый двумерный транзистор, изготовленный из графена и соединения дисульфида молибдена не только мал по размеру, но и требует вдвое меньшего напряжения, чем нынешние полупроводники. Он также может управлять большими токами, чем аналогичные существующие транзисторы. Эти возможности является ключевыми для удовлетворения спроса на новые энергоемкие наноэлектронные устройства, включая квантовые компьютеры.

Новые технологии позволят повысить производительность электронных систем с точки зрения мощности, скорости и плотности размещения элементов. Таким образом, транзистор следующего поколения может быстро переключаться, потребляя при этом небольшое количество энергии.

Транзистор состоит из одного слоя графена и одного слоя дисульфида молибдена, сложенных вместе, при этом общая толщина устройства около 1 нанометра — для сравнения, лист бумаги имеет толщину около 100 000 нанометров.

Мельчайшие микрочипы на основе графена будут в 100 раз меньше кремниевых и работать в 1000 быстрее

Иллюстрация транзистора, показывающего графен (черные шестиугольники) и дисульфид молибдена (синяя и желтая слоистая структура) среди других компонентов. Предоставлено: Университет Буффало

В то время как большинству транзисторов требуется 60 милливольт для управления током, это новое устройство работает при 29 милливольтах, что возможно благодаря уникальным физическим свойствам графена.

Еще более важной характеристикой нового двухмерного транзистора является его способность выдерживать большую плотность тока по сравнению с возможностями традиционных транзисторных технологий.

Эти новые транзисторы позволят изготавливать компьютеры следующего поколения более быстрыми, более энергоэффективными и способными выполнять колоссальный объём обработки и хранения данных.

Но существуют и еще более совершенные технологии использования графена в полупроводниках. Физики из Университета Сассекса, установили, что микрочипы очень малого размера можно также изготавливать из графена и других 2D-материалов, используя форму «нанооригами». Создавая складки (изломы) в структуре графена, исследователи заставили наноматериал вести себя как транзистор и установили, что, когда полоска графена изгибается определенным образом, то она может вести себя как микрочип, который примерно в 100 раз меньше чем обычные микрочипы. Такие исследования производятся впервые.

Мельчайшие микрочипы на основе графена будут в 100 раз меньше кремниевых и работать в 1000 быстрее

Основа 2D-материала с белыми линиями, показывающими структурные изгибы, которые после механических воздействий изменяют электрические свойства. Предоставлено: Университет Сассекса

Вместо того, чтобы добавлять посторонние материалы в устройство, ученые показали, что можно создавать структуры из графена и других двухмерных материалов, просто добавляя преднамеренные изгибы в структуру. Делая такого рода гофры, можно создать электронный компонент, такой как транзистор или логический вентиль.

Использование наноматериалов сделает чипы меньше и это абсолютно необходимо, поскольку производители компьютеров сейчас на пределе возможностей традиционных полупроводниковых технологий. В конечном итоге это сделает наши компьютеры и телефоны в будущем в тысячи раз быстрее. Такие технологии использования наноматериалов позволяют разместить больше микросхем внутри любого устройства и ускорить их, применив «сморщенный» графен.

Смотрите также

Мягкий робот сыграл в Super Mario Bros

Мягкий робот сыграл в Super Mario Bros

Команда исследователей из Университета Мэриленда напечатала на 3D-принтере мягкую роботизированную руку, достаточно проворную, чтобы сыграть в Super Mario Bros и победить.

Проект является инновацией в области мягкой робототехники, которая направлена на создание новых типов гибких роботов, работающих с использованием воздуха или воды вместо электричества.Такой тип устройства может применяться в качестве протезов и биомедицинских устройств.

Мягкий робот сыграл в Super Mario Bros

Трехпалый мягкий робот, напечатанный с использованием технологии Stratasys PolyJet

У существующих ранее разработок было сложно контролировать жидкости, которые заставляли их изгибаться и двигаться.

Ключевым достижением команды исследователей Университета Мэриленда стало одновременная печать полностью собранных мягких роботов со встроенными жидкостными цепями.

Раньше каждому пальцу мягкой руки робота требовалась своя собственная линия управления, которая могла ограничивать возможности функционирования. Несколько групп ученых пытались использовать гидравлические контуры для повышения автономности мягких роботов, но методы построения и интеграции таких жидкостных контуров с роботами достаточно сложные и могут занять от нескольких дней до недель, со значительной затратой ручного труда.

Чтобы преодолеть эти препятствия, команда обратилась к «3D-печати PolyJet», которая имеет множество слоев «чернил», уложенных друг на друга в 3D. При этом была одновременно напечатана мягкая роботизированная рука и интегрированные жидкостные переключатели.

Теперь создание полных мягких роботов, включая все мягкие приводы, элементы гидравлического контура и элементы конструкции занимает на 3D-принтере один день.

В качестве демонстрации команда разработала интегрированную жидкостную схему, которая позволяет управлять рукой только с помощью изменения давления. Например, когда не было давления, никакие пальцы не активировались.При низком давлении активировался только первый палец.При среднем давлении активировался средний палец, а при высоком — последний.Запрограммировав различные комбинации давления воздуха для прохождения через руку, команда смогла пересечь Мир 1-1 на контроллере NES и избежать всех Гумба, чтобы в конце концов посадить Марио на флагшток.

Мягкий робот сыграл в Super Mario Bros

Команда исследователей из Университета Мэриленда напечатала на 3D-принтере мягкую роботизированную руку, достаточно проворную, чтобы сыграть в Super Mario Bros и победить.

Проект является инновацией в области мягкой робототехники, которая направлена на создание новых типов гибких роботов, работающих с использованием воздуха или воды вместо электричества.Такой тип устройства может применяться в качестве протезов и биомедицинских устройств.

Мягкий робот сыграл в Super Mario Bros

Трехпалый мягкий робот, напечатанный с использованием технологии Stratasys PolyJet

У существующих ранее разработок было сложно контролировать жидкости, которые заставляли их изгибаться и двигаться.

Ключевым достижением команды исследователей Университета Мэриленда стало одновременная печать полностью собранных мягких роботов со встроенными жидкостными цепями.

Раньше каждому пальцу мягкой руки робота требовалась своя собственная линия управления, которая могла ограничивать возможности функционирования. Несколько групп ученых пытались использовать гидравлические контуры для повышения автономности мягких роботов, но методы построения и интеграции таких жидкостных контуров с роботами достаточно сложные и могут занять от нескольких дней до недель, со значительной затратой ручного труда.

Чтобы преодолеть эти препятствия, команда обратилась к «3D-печати PolyJet», которая имеет множество слоев «чернил», уложенных друг на друга в 3D. При этом была одновременно напечатана мягкая роботизированная рука и интегрированные жидкостные переключатели.

Теперь создание полных мягких роботов, включая все мягкие приводы, элементы гидравлического контура и элементы конструкции занимает на 3D-принтере один день.

В качестве демонстрации команда разработала интегрированную жидкостную схему, которая позволяет управлять рукой только с помощью изменения давления. Например, когда не было давления, никакие пальцы не активировались.При низком давлении активировался только первый палец.При среднем давлении активировался средний палец, а при высоком — последний.Запрограммировав различные комбинации давления воздуха для прохождения через руку, команда смогла пересечь Мир 1-1 на контроллере NES и избежать всех Гумба, чтобы в конце концов посадить Марио на флагшток.

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

АО «Концерн Воздушной Космической Обороны „Алмаз-Антей“» покажет на авиасалоне МАКС-2021 модернизированный беспилотник «Волк-18», способный автоматически сбивать дроны, и другие свои разработки по борьбе с «мини авиацией».

Производитель таких грозных систем по защите неба, как С-400 «Триумф»и С-500 «Прометей» переходит из макро в сферу микро.

Сегодня реалии современных военных конфликтов таковы, что БПЛА, стоящий «копейки», сможет уничтожить или повредить очень дорогостоящую ЗРК, которая может оказаться беззащитной перед малозаметным дроном или чего хуже — целого роя дронов. Как маленькая мышь, которая может убить могучего слона.

Это показали конфликты в Сирии, где ударные мини-беспилотники, а зачастую обычные квадрокоптеры с прикрепленной взрывчаткой, оказывались серьезной угрозой или в Нагорном Карабахе, где БПЛА смогли обходить большие системы ПВО и уничтожать их.

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

Беспилотник-перехватчик «Волк-18» на выставке Армия-2019

В феврале этого года в «Алмаз-Антее» сообщали о завершении испытаний модернизированного варианта беспилотника-перехватчика «Волк-18», способного в полностью автоматическом режиме обнаруживать и затем сбивать или таранить дроны противника.

Первая версия «Волка-18» была показана на военно-техническом форуме «Армия» два года назад.

Кроме охотника за дронами крупнейший концерн по производству систем ПВО «Алмаз-Антей» представит на выставке радиолокационно-оптический комплекс обеспечения безопасности объектов и нейтрализации беспилотников ROSC-1, мобильный малогабаритный твердотельный метеорологический радиолокатор «ДМРЛ-3».

Комплекс ROSC-1 предназначен для обеспечения комплексного контроля за воздушной обстановкой для обнаружения и распознавания различных типов воздушных объектов, в том числе малоразмерных и малоскоростных БПЛА.

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

Радиолокационно-оптический комплекс обеспечения безопасности ROSC-&raquo на шасси КАМАЗ

Радиолокационно-оптический комплекс обеспечения безопасности «ROSC-1» является системой, включающей в себя несколько компонентов:

  • обзорный трехкоординатный твердотельный радиолокатор Х-диапазона;
  • встроенный блок АЗН-В;
  • оптико-электронную систему (ОЭС);
  • подсистему радиотехнического мониторинга (РТМ);
  • подсистему радиоэлектронного управления (РЭУ).

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

АО «Концерн Воздушной Космической Обороны „Алмаз-Антей“» покажет на авиасалоне МАКС-2021 модернизированный беспилотник «Волк-18», способный автоматически сбивать дроны, и другие свои разработки по борьбе с «мини авиацией».

Производитель таких грозных систем по защите неба, как С-400 «Триумф»и С-500 «Прометей» переходит из макро в сферу микро.

Сегодня реалии современных военных конфликтов таковы, что БПЛА, стоящий «копейки», сможет уничтожить или повредить очень дорогостоящую ЗРК, которая может оказаться беззащитной перед малозаметным дроном или чего хуже — целого роя дронов. Как маленькая мышь, которая может убить могучего слона.

Это показали конфликты в Сирии, где ударные мини-беспилотники, а зачастую обычные квадрокоптеры с прикрепленной взрывчаткой, оказывались серьезной угрозой или в Нагорном Карабахе, где БПЛА смогли обходить большие системы ПВО и уничтожать их.

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

Беспилотник-перехватчик «Волк-18» на выставке Армия-2019

В феврале этого года в «Алмаз-Антее» сообщали о завершении испытаний модернизированного варианта беспилотника-перехватчика «Волк-18», способного в полностью автоматическом режиме обнаруживать и затем сбивать или таранить дроны противника.

Первая версия «Волка-18» была показана на военно-техническом форуме «Армия» два года назад.

Кроме охотника за дронами крупнейший концерн по производству систем ПВО «Алмаз-Антей» представит на выставке радиолокационно-оптический комплекс обеспечения безопасности объектов и нейтрализации беспилотников ROSC-1, мобильный малогабаритный твердотельный метеорологический радиолокатор «ДМРЛ-3».

Комплекс ROSC-1 предназначен для обеспечения комплексного контроля за воздушной обстановкой для обнаружения и распознавания различных типов воздушных объектов, в том числе малоразмерных и малоскоростных БПЛА.

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

Радиолокационно-оптический комплекс обеспечения безопасности ROSC-&raquo на шасси КАМАЗ

Радиолокационно-оптический комплекс обеспечения безопасности «ROSC-1» является системой, включающей в себя несколько компонентов:

  • обзорный трехкоординатный твердотельный радиолокатор Х-диапазона;
  • встроенный блок АЗН-В;
  • оптико-электронную систему (ОЭС);
  • подсистему радиотехнического мониторинга (РТМ);
  • подсистему радиоэлектронного управления (РЭУ).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *