Tietokone hiilinanoputkista

Stanford insinöörit ovat rakentaneet ensimmäinen tietokoneen, joka perustuu hiilinanoputkitransistoreihin. Sitä onkin jo yritetty jokunen vuosi. Siitäkin on jo 15 vuotta kun hiilinanoputkista saatiin ensimmäinen kerran aikaan transistori.

Tutkimusprojektia johtivat Stanfordin professorit Subhasish Mitra ja HS Philip Wong. Mitra toteaa yliopistonsa tiedotteessa, että kyseessä ei ole vain tietokone vaan myös muutos suuntaan, joka osoittaa, että nanoteknologialla voi rakentaa jotain todellista, jonka avulla voi siirtyä piitekniikan jälkeiseen aikaan.

Hiilinanoputket voisivat tarjoa ainakin kertaluokkaa parempaa suorituskykyä kuin pii toteaa puolestaan HS Philip Wong. Myös muiden tutkijoiden aiheeseen liittyvissä kommenteissa todetaan saavutuksen mahdollisuudet vähentää merkittävästi elektroniikkatuotteiden virrankulutusta.

Hiilinanoputkista tehdyille piireille on ongelmana, että nanoputket eivät asetu siististi suunnitelluille paikoilleen. Muutamakin harittava nanoputki voi sotkea pahasti miljardeja nanoputkia sisältävän piirin. Toiseksi osa nanoputkista muodostuu metalliseksi eikä puolijohteeksi kuten olisi tarkoitus.

Koska massatuotanto on kuitenkin tavoite, tutkijoiden oli löydettävä tapoja käsitellä vinossa olevia ja metallisia putkia ilman, että niitä täytyy etsiä kuin neuloja heinäsuovasta.

Noin vuosi sitten Stanfordin tutkijat kertoivat kehittävänsä lähestymistapaa, jota he kutsuvat epäkohdille-immuuni -suunnittelutavaksi.

Eliminoidakseen metalliset nanoputket, tutkijat kytkivät auki kaikki oikein toimivat hiilinanoputkiyhteydet. Sitten piiriin syötettiin virtaa ja koska se keskittyi metallisiin nanoputkiin, virta oli niin suuri, että se poltti ja höyrysti ne pieniksi pöllähdykseksi hiilidioksidia. Vinojen nanoputkien ohittamiseen tutkijat loivat algoritmin, joka kartoittaa piiristä layoutin, joka varmasti toimii.

Uudenlaisessa yksibittisesti toimivassa tietokoneessa on 178 pelkästään p-tyyppistä yhden mikronin transistoria. Nämä rajoitukset aiheutuivat siitä, että tutkijat käyttivät yliopiston valmistuslaitteita eikä teollista valmistusprosessia.

Tietokone ajaa käyttöjärjestelmää, joka kykenee moniajoon. Se suorittaa laskentaa ja kokonaislukujen sorttausta samanaikaisesti. Lisäksi tutkijat ajoivat sillä 20 eri komentoa kaupallisesta MIPS-käskyjoukosta demonstroidakseen koneen yleiskäyttöisyyttä.