Saranno di grafite i futuri chip?

IBM afferma di aver messo a punto una tecnica che, in un futuro non troppo lontano, permetterà di costruire transistor in grafite al posto del silicio. L'utilità? Creare circuiti molto più piccoli ed efficienti

Yorktown Heights (USA) - In futuro la comunissima grafite, lo stesso materiale che si trova nelle matite, potrebbe rimpiazzare il silicio all'interno degli odierni chip. A proclamarlo è un gruppo di ricercatori di IBM, che afferma di aver aperto la strada all'utilizzo della grafite per la costruzione di transistor molto più piccoli di quelli attuali.

Più nel dettaglio, gli scienziati di Big Blue sostengono di aver trovato il modo di "eliminare l'interferenza indesiderata dei segnali elettrici, generata quando si riduce il grafene - una forma di grafite bidimensionale dello spessore di un singolo strato atomico - a dimensioni dell'ordine di appena qualche atomo".

Va detto che sono molti gli scienziati, nel mondo, che stanno esplorando l'uso del grafene come sostituto del silicio nei circuiti nanoelettronici. Il grafene è un reticolo bidimensionale, con struttura a nido d'ape, costituito da atomi di carbonio simili a una rete a maglie esagonali ("chicken wire") su scala atomica: questa molecola bidimensionale ha suscitato un forte interesse scientifico e tecnologico perché presenta proprietà elettriche promettenti e potrebbe essere impiegata in transistor e circuiti su scale notevolmente ridotte.
IBM spiega però che uno dei maggiori problemi legati all'uso di questi nano-dispositivi è la relazione inversa tra le dimensioni del dispositivo e la quantità di rumore elettrico incontrollato che viene generato: quanto più essi vengono ridotti nelle dimensioni, tanto più cresce il rumore, ossia le cariche elettriche che rimbalzano intorno al materiale e che causano interferenze di ogni sorta, vanificandone l'utilità. Questo fenomeno è noto come Effetto Hooge e si verifica nei dispositivi tradizionali costituiti da silicio, così come nei nanonastri di grafene e nei dispositivi basati su nanotubi di carbonio.

"Su nanoscala, l'impatto sul rumore dell'Effetto Hooge è fortemente amplificato, perché le dimensioni si avvicinano ai limiti più piccoli, fino ad appena una manciata di atomi, e il rumore generato può essere maggiore del segnale elettrico che si deve ottenere, rendendo inutile il dispositivo", ha spiegato Phaedon Avouris, lo scienziato che guida la ricerca di IBM nell'area dei nanotubi di carbonio e del grafene. "Per citare il famoso fisico Rolf Landauer, alla nanonscala il rumore è il tuo segnale; in altre parole, non è possibile produrre alcun dispositivo elettronico utile in nanoscala se il rumore è paragonabile al segnale che si sta tentando di generare".

Ora gli scienziati IBM hanno scoperto che il rumore nei dispositivi semiconduttori basati su grafene può essere in realtà soppresso e ne hanno riportato i risultati sulla rivista Nano Letters. Nei loro esperimenti, i ricercatori di Big Blue hanno scoperto che utilizzando due fogli di grafene - posti uno sopra l'altro - anziché uno soltanto, come si è fatto in passato, il rumore viene ridotto in modo significativo. Ciò consentirà, secondo IBM, di utilizzare il grafene per realizzare semiconduttori destinati all'impiego come sensori, dispositivi di comunicazione, sistemi informatici e altro ancora. Il silicio ha le ore contate?
21 Commenti alla Notizia Saranno di grafite i futuri chip?
Ordina
  • qui si parla di uno strato di spessore atomico...già adesso siamo sui 45nanometri dopo non ci sarà più niente da ridurre...
    non+autenticato
  • - Scritto da: ilmassi
    > qui si parla di uno strato di spessore
    > atomico...già adesso siamo sui 45nanometri dopo
    > non ci sarà più niente da
    > ridurre...

    Non ha quasi senso confrontare gli attuali 45nanometri con gli atomi, parliamo di grandezze con molte scale di differenza... forse non arriveremo mai a costruire circuiti elettrici nemmeno delle dimensioni di metà strada
    non+autenticato
  • Ci penserei bene prima di dire che "non arriveremo mai a...", però sono fondamentalmente d'accordo con te! Sorride
    non+autenticato
  • Transitor molecolari


    di: Lilian Piattini

    Gli scienziati della ditta Lucent Technologies' Bell Labs hanno creato dei transistor organici con una banda di frequenza di un'unica molecola, ponendo le basi per una nuova categoria di congegni elettronici "high-speed" (ad alta velocità) realizzati col carbonio. I transistor in carbonio sono anche più economici di quelli al silicio.

    In questi nuovi transistor su scala molecolare, fabbricati da un team multidisciplinare di ricercatori della Bell Labs, è la lunghezza della molecola a definire la dimensione fisica della sua banda di frequenza; ed è almeno un coefficiente di 10 volte più piccolo che qualsiasi altra cosa che sia stata dimostrata finora, anche con l'impiego delle tecniche litografiche più avanzate.

    http://www.ecplanet.com/canale/tecnologia-2/circui...
    non+autenticato
  • Ehm... ti ricordo che la grafite è un polimero formato da atomi di carbonio...
    non+autenticato
  • Da accanito fanboy del silicio ho pauraTriste
    Non ci sarà più posto per il silicio nel futuro?
    non+autenticato
  • - Scritto da: Tigerman
    > Da accanito fanboy del silicio ho pauraTriste
    > Non ci sarà più posto per il silicio nel futuro?

    imho si ...
    è uno dei materiali più diffusi in natura ...
    costa poco ...
    non+autenticato
  • - Scritto da: anonimo bastardo
    > - Scritto da: Tigerman
    > > Da accanito fanboy del silicio ho pauraTriste
    > > Non ci sarà più posto per il silicio nel futuro?
    >
    > imho si ...
    > è uno dei materiali più diffusi in natura ...
    > costa poco ...

    Concordo: in tutti i casi in cui la potenza di calcolo disponibile attualmente è sufficiente i chip di silicio tenderanno a diventare ancora più "commodity" di quanto già siano ora.
    Già 10 e più anni fa i chip più semplici erano talmente economici che mettevano scrausi orologi digitali cinesi in regalo nei fustini di detersivo, in futuro ci metteranno un palmare?
    non+autenticato
  • Oltre l'atomo non credo si possa far più di tanto, bisognerebbe cambiare radicalmente tecnologia. Non credo che con la miniaturizzazione dei transistor potremo mai arrivare a raggiungere la potenza di elaborazione di un cervello umano. La domanda è: ma il nostro cervello quando pensa esegue calcoli o no? Perchè se non esegue calcoli, siamo proprio fuori strada! Il limite dei microprocessori inizia ad avvicinarsi sempre più, bisognerà pensare a qualcosa di nuovo che funzioni in modo totalmente diverso che dalla semplice esecuzione di calcoli e comparazione tra byte e contenuto di registri del processore. Mi chiedo spesso come saranno i computer tra 20, 50 o 100 anni?
    non+autenticato
  • alla domanda il nostro cervello esegue calcoli bhe la risposta e' decisamente no o meglio dipende da cosa si intende per calcoli!!!
    un circuito potrà mai avere la potenza di calcolo di un cervello? NO E MENOMALE un cervello e' si molto dinamico ma e' anche molto molto molto impreciso!!!! banalmente se tu a un cervello gli dici di risolvere un problema o gli fai una domanda lui risponde in maniera si corretta ma non precisa!!!! se mettiamo un cervello al posto di un elaboratore 2+2 puo' anche fare 5 dipende dallo stato del cervello in quel momento!!!!
    bisogna cambiare il modo di pensare mandare a quel paese la macchina di turing e il modello di von neunman
    non+autenticato
  • il problema di fondo è ...

    SERVIRA' ??

    già da 10 anni abbiamo chip abbastanza potenti per fare
    qualsiasi cosa ...
    e se non basta li mettiamo in cluster ...

    le nuove tecnologie si stanno orientando soprattutto verso la riduzione dei consumi ...
    i militari chiedono gps ,trasmettitori digitali ...
    con autonomie di GIORNI !!
    è in questo settore ,come da sempre, che si fa la ricerca applicata
    che ricadra sul civile dopo decenni
    non+autenticato
  • abbiamo chip potenti per fare qualsiasi cosa??? da 10 anni?? hehe non sai quello che dici...il cervello umano è in grado di valutare contemporaneamente una serie di fattori enorme e dare risposte in tempo reale (vedi un pilota di f1 per esempio) oppure prova a fare previsioni del tempo per più di 3 giorni o a usare algoritmi esatti al posto degli euristici. Nessun calcolatore attuale è in grado di fare questi calcoli in tempi ragionevoli.
    non+autenticato
  • Si parlava di calcolatori quantistici. Sono molto ignorante sull'argomento, l'unica cosa che so e' che non si lavorera' solo con gli 0 e gli 1 in quanto la materia a certe dimensioni e condizioni puo' assumere molti piu' stati.
    (sorry e' in inglese)
    http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

    Nella stessa pagina accennano anche al DNA computing ...
    non+autenticato
  • I calcolatori sono creati per, appunto, effettuare calcoli che il cervello umano non può fare. Perciò sono fatti come sono fatti, e il loro compito lo svolgono bene. Se vuoi copiare il cervello umano forse devi orientarti su qualche disciplina medica, credo.
    non+autenticato
  • Sappiamo benissimo che il livello di rumore in elettronica deve essere inferiore al livello el segnale, in circuiterie analogiche sicuramente su almeno un ordine di grandezza inferiore, e che in circuiterie analogiche non è eliminabile ma solo riducibile ricorrendo a modifiche del segnale stesso (filtri vari).

    Ma i sistemi digitali non sono stati inventati appunto per eliminare del tutto l'inconveniente, nel senso che un bit ON è già distinguibile da un bit OFF se è "appena" sopra il livello massimo di rumore? Ed evidentemente, una volta che un bit viene identificato ON o OFF, è tale in modo perfetto, anche se prelevato da un sottofondo "rumoroso" al limite di cui sopra.

    La scelta oculata di tale livello di ON permette di sopportare senza controindicazioni un livello quasi dello stesso ordine di grandezza del disturbo (quel che più importa, caso mai, è la costanza del livello di rumore).

    Per me questa tecnologia promette più che bene, considerando che basta raggiungere il limite di sicurezza per l'identificazione ON OFF, non esasperando la miniaturizzazione oltre la soglia per la quale non è più possibile avere un segnale sufficientemente più intenso del disturbo stesso.
    non+autenticato
  • Il rumore viene generato anche semplicemente a causa di due segnali che viaggiando paralleli tra di loro, si induca rumore da/verso le line adiacenti.
    Mi spiego meglio: non centra il fatto che il segnale sia ON, OFF... il problema riguarda la miniaturizzazione e in dettaglio: più miniaturizzi più probabilità hai che il segnale passante per una linea sporchi o venga alterato a causa della troppa vicinanza delle altre linee.
    non+autenticato
  • quoto

    gli accoppiamenti capacitivi sono uno dei tanti fenomeni che prima si potevano ignorare, ma che con la miniaturizzazione spinta fanno un gran casino.

    quando vai a livello di nanometri, due linee di segnale diventano un condensatore... due transistor vicini diventano un condensatore... due pezzi dello stesso transistor diventano un condensatore...
  • - Scritto da: rockroll
    > Sappiamo benissimo che il livello di rumore in
    > elettronica deve essere inferiore al livello è il
    > segnale, in circuiterie analogiche sicuramente su
    > almeno un ordine di grandezza inferiore, e che in
    > circuiterie analogiche non è eliminabile ma solo
    > riducibile ricorrendo a modifiche del segnale
    > stesso (filtri
    > vari).
    >
    > Ma i sistemi digitali non sono stati inventati
    > appunto per eliminare del tutto l'inconveniente,
    > nel senso che un bit ON è già distinguibile da un
    > bit OFF se è "appena" sopra il livello massimo di
    > rumore? Ed evidentemente, una volta che un bit
    > viene identificato ON o OFF, è tale in modo
    > perfetto, anche se prelevato da un sottofondo
    > "rumoroso" al limite di cui sopra.
    >
    >
    > La scelta oculata di tale livello di ON permette
    > di sopportare senza controindicazioni un livello
    > quasi dello stesso ordine di grandezza del
    > disturbo (quel che più importa, caso mai, è la
    > costanza del livello di rumore).
    >
    >
    > Per me questa tecnologia promette più che bene,
    > considerando che basta raggiungere il limite di
    > sicurezza per l'identificazione ON OFF, non
    > esasperando la miniaturizzazione oltre la soglia
    > per la quale non è più possibile avere un segnale
    > sufficientemente più intenso del disturbo
    > stesso.

    Purtroppo il sistema digitale non è stato fatto per eliminare il rumore ma per limitare anzi "dribblare" questo problema. Infatti dove i bit sono importanti si opera per causa del rumore spesso dei algoritmi ricostruttivi / anti-errori.

    Aumentare la potenza per identificare con sicurezza il segnale spesso vuol dire bruciare un circuito o consumarlo oltre l'utile.

    Qui, al limite dell'atomo (che è ben oltre il limite di sicurezza) non abbiamo solo il normale rumore di fondo ma anche il naturale rumore della materia, se si vuole scendere oltre un certo limite o si passa alla tecnologia fotonica / luminosa (che ancora non funziona) o cambiare materiale di trasmissione / operazione delle informazioni.

    Ciao
    non+autenticato
  • - Scritto da: MDA

    > Aumentare la potenza per identificare con
    > sicurezza il segnale spesso vuol dire bruciare un
    > circuito o consumarlo oltre
    > l'utile.

    Overclock ?
    non+autenticato
  • Ci sono problemi di rumore in un LS7412 che è un semplice e banale "chippino" tanto grande e semplice da usare che si deve pilotare con tensioni da 2.7V a 5.0V proprio per ovviare al problema... e pensa quale deve essere la situazione di una cpu a 45nanometri con un numero di transistor infinitamente maggiore e di dimensioni infinitamente inferiori
    non+autenticato
  • Credo che il problema sia che il rumore, oltre che essere indotto da dispositivi adiacenti, è anche prodotto intrinsecamente dal materiale semiconduttore stesso, in maniera dipendente dalla sua temperatura, e la temperatura dipende dalla densità di corrente che vi ci scorre attraverso. A parità di corrente che si vuole fare scorrere, rimpicciolire la sezione utile dove farla scorrere significa aumentare moltissimo la densità di corrente (infatti l'area della sezione è il quadrato del lato), il che provoca un aumento notevole di temperatura del materiale. L'"agitazione" della materia (il cosiddetto moto browniano) che produce il rumore elettrico aumenta e così quindi anche il rumore elettrico. Quindi in dispositivi su questa scala, più corrente imponi per cercare di metterti "al riparo" dal rumore, più rumore generi, e a differenza di dispositivi di alri ordini di grandezza in termini di dimesioni, non riesci a trovare un valore "ottimale" che minimizza il disturbo prodotto dal rumore pur restando entro limiti di temperatura accettabili.
    non+autenticato