Читать «Цифровой журнал «Компьютерра» № 192» онлайн - страница 44

Для повышения однородности образца и сохранения упорядоченности расположения нанотрубки выращивали на подложке из кварца. Затем на место каждого будущего транзистора поместили их смесь, содержащую сотни углеродных нанотрубок со свойствами проводника и полупроводника. Далее дефектные УНТ, обладающие слишком высокой электропроводностью, выжигали током определённой силы, величина которой подбиралась эмпирически. Ведущий автор исследования Макс Шулакер (Max M. Shulaker) так прокомментировал этот процесс изданию The Verge:

Мы проделали огромную работу по переориентированию всех нанотрубок и удалению дефектных. Ведь даже чистоты в 98% было бы недостаточно для успеха. Когда в чипе будут миллионы транзисторов, два процента дефектных УНТ станут серьёзной проблемой.

Достигнутая таким образом степень чистоты образца УНТ была оценена в 99,5%. Негативное влияние оставшихся единичных дефектных нанотрубок устранили за счёт адаптации программного алгоритма. В конечном итоге каждый логический элемент был сформирован из 10–200 нанотрубок, обладавших только нужными свойствами. Из таких отдельных элементов удалось собрать микропроцессор, состоящий из ста семидесяти восьми транзисторов.

_{Большую часть занимает блок инструкций (изображение: Nature / Max M. Shulaker et al.).}

Рассуждая о дальнейших перспективах, Макс Шулакер отметил, что серийно выпускаемые чипы будут содержать на порядки больше транзисторов, но масштабирование станет чрезвычайно сложной задачей:

Не стоит ожидать, что число транзисторов будет наращиваться тем же способом. Однако наша работа указывает на реальную возможность конкуренции УНТ с кремнием.

В качестве демонстрации многозадачности на созданном процессоре одновременно выполнялись подсчёт и сортировка целых чисел. Критерий полноты по Тьюрингу (возможность реализовать любую вычислимую функцию) был показан на примере работы логической функции SUBNEG. Она считывает значение по одному адресу, вычитает его из числа, хранящегося по другому адресу, и записывает результат операции. Если он получился отрицательным, то процедура повторяется для числа из третьего адреса.

_{Алгоритм работы функции SUBNEG и его реализация на процессоре из УНТ (изображение: Nature / Max M. Shulaker et al.).} 

Конечно, пока разработанный процессор из углеродных нанотрубок — это всего лишь демонстрационный образец. Его тактовая частота составляет 1 кГц. Он не поддерживает современные наборы инструкций (вместо них реализовано только 20 базовых инструкций MIPS для выполнения целочисленных операций) и выполняет лишь одну логическую команду за такт, но сам факт создания такой микросхемы — уже огромный шаг вперед.