補完的な炭素ナノチューブトランジスタから作られた近代的なマイクロプロセッサ

Gage Hills¹, Christian Lau¹, Andrew Wright¹

¹Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, MA, USA.

Nature

|August 30, 2019

まとめ

研究者は,炭素ナノチューブフィールド効果トランジスタ (CNFET) を使用したシリコンを超えたマイクロプロセッサを開発しました. この突破はナノスケールの変性を解決しエネルギー効率の良い電子機器への道を開きます

科学分野:

材料科学
電気工学
ナノテクノロジー

背景:

シリコントランジスタのスケーリングの制限は,エネルギー効率の向上のためにシリコンを超えたナノテクノロジーの研究を必要とします.
カーボンナノチューブフィールド効果トランジスタ (CNFET) は,デジタル回路に重要なエネルギー効率の利点を提供します.
炭素ナノチューブのナノスケールの欠陥と変動を制御する課題は,大規模な統合を妨げています.

研究の目的:

CNFETから完全に構築された機能的なシリコン超マイクロプロセッサを実証する.
カーボンナノチューブのナノスケール欠陥と変動性に関する課題を克服し,大規模に統合する.
業界標準の製造に適した炭素ナノチューブの製造方法論を提案し,検証する.

主な方法:

補完的な金属酸化物半導体 CNFET を使用した 16 ビットマイクロプロセッサの製造.
RISC-V命令セットに基づいて設計および実装し,16ビットデータ上の32ビット命令をサポートします.
ナノスケールの不完全性をマクロスケールで管理するための製造方法論と加工/設計技術の開発.

主要な成果:

CNFETだけで構築された完全な超シリコンマイクロプロセッサの実証.
業界標準の設計流とプロセスを用いて 14,000 台以上の CNFET を統合しました.
炭素ナノチューブのナノスケール変性を克服するための方法論の実験的検証.

結論:

この研究は,シリコンを超えた実用的な電子システムへの実行可能な道を示しています.
開発された製造と設計技術は,CNFETを使用した大規模な統合システムの実現を可能にします.
実証されたCNFETマイクロプロセッサは,将来の電子機器のエネルギー効率を大幅に改善する可能性を強調しています.

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