Напомним, что самый первый нанотрубочный процессор насчитывал 178 транзисторов и мог выполнять однобитовые логические операции. Новый RV16X-NANO использует открытый набор команд RISC-V и может обрабатывать 16-битные данные и выполнять 32-битные инструкции.
Авторами проекта и создателями нового процессора стали учёные Массачусетского технологического института, а также специалисты компаний Analog Devices и Skywater Technology Foundry . Группе исследователей было необходимо разработать и протестировать сразу 3 различные новые технологии, необходимые для обеспечения чистоты и однородности используемых углеродных нанотрубок, а также для из создания из нанотрубок транзисторов n-типа и p-типа, применяемых при формировании функционирования логических схем.
Первой технологией является метод нанесения нанотрубок на поверхность кремниевой подложки, функционирование которой основано на том, что силы Ван-дер-Ваальса удерживают отдельные нанотрубки у поверхности сильнее, чем их нежелательные скопления, которые могут испортить весь процесс. Основание обрабатывается слоем фоторезиста, который создаёт маску для корректного распределения нанотрубок, которые осаждаются из специального раствора под названием RINSE. После чего фоторезист убирается с соблюдением строгих правил процесса отмывки, что позволяет убрать все скопления и отдельные нанотрубки, занявшие некорректную позицию.
Другая технология связана с чистотой нанотрубок, которые вводятся в раствор RINSE. Детали этой технологии не разглашаются её создателями. Известно, что в процесс изготовления углеродных нанотрубок имеет своим результатом создание двух типов нанотрубок - металлические и полупроводящие. Однако в случае попадания в схему нанотрубок с металлическими свойствами, она станет требовать увеличенного количества энергии, а уровень шумов циркулирующих в ней сигналов возрастёт.
Самые передовые коммерческие технологии создают нанотрубки с 99.99-процентной чистотой, т.е. в смеси нанотрубок все же имеется 0.01 % "металлических" нанотрубок. А для изготовления нанотрубочной электроники необходма чистотой смеси с не менее. Чем 99.99999%; это выходит за рамки, которыми ограничены современные технологии.
Революционное решение задачи по обеспечению чистоты нанотрубок состояло в том, чтобы разработать электронные цепи такой конфигурации, которая не зависит от чистоты нанотрубок и даёт возможность применять смеси, имеющиеся на рынке. На основе таких цепей создавался набор логических элементов DREAM, компонентов, ставших основными блоками микропроцессора RV16X-NANO.
И, наконец, третьей технологией является технология создания из нанотрубок транзисторов разных типов - NMOS и PMOS. В методе MIXED применяются диэлектрические материалы из некоторых оксидов, в .ч. диоксида гафния. Выбор состава материала диэлектриков и применение технологии смещения атомарных слоев, дало возможность осуществить процесс «пожертвования» диэлектриком своих электронов углеродной нанотрубке, или, наоборот "крадет" их у нее, меняя ее тип на n- или p-тип.
Существенным отличием метода изготовления MIXED стало то, что процесс происходит при низкой температуре, что даёт возможность изготавливать транзисторы разных типов поверх уже готовых участков схемы, не нарушая их целостности. Т.о., можно сказать, что процессоре RV16X-NANO все транзисторы "построены" поверх слоя соединительных проводников, которые подводят к транзисторам энергию, и второго слоя проводников, которые связывают транзисторы в единую электрическую схему. Такой способ освобождает пространство чипа, что в свою очередь, даёт возможность плотнее упаковать компоненты и создать системы меньшего размера. Отметим, что данный подход практически невозможно применять при изготлвнеии кремниевой электроники из-за высоких температур, используемых при обработке материала чипов.
Источник: asc-development.ru