Des chercheurs construisent un processeur sans silicium à l'aide de nanotubes de carbone


It is no secret that silicon manufacturing is an expensive and difficult process which requires big investment and a lot of effort to get right. Take Intel's 10 nm for example. It was originally planned to launch in 2015, but because of technical difficulties, it got delayed for 2019. That shows how silicon scaling is getting more difficult than ever, while costs are rising exponentially. Development of newer nodes is expected to cost billions of Dollars more, just for the research alone and that is not even including the costs for the setting up a manufacturing facility. In order to prepare for the moment when the development of ever-decreasing size nodes becomes financially and physically unfeasible, researchers are exploring new technologies that could replace and possibly possess even better electrical properties than silicon. One such material (actually a structure made from it) is Carbon Nanotube or CNT in short.

Des chercheurs du MIT, en collaboration avec des scientifiques d'Analog Devices, ont réussi à construire un CPU basé sur l'architecture RISC-V entièrement à l'aide de CNT. Appelé RV16X Nano, ce processeur n'est actuellement capable d'exécuter qu'un programme classique «Hello World». Le CNT est un semi-conducteur naturel, cependant, lorsqu'il est fabriqué, il est fabriqué comme un nanotube métallique. Cela est dû au fait que les nanotubes métalliques sont plus faciles à intégrer dans l'écosystème de fabrication. Ses défis de production sont nombreux car les CNT ont tendance à se positionner de manière aléatoire dans les axes XYZ. Les chercheurs du MIT et d'Analog Devices ont résolu ce problème en créant des surfaces suffisamment grandes pour que suffisamment de tubes aléatoires soient bien positionnés. Le processeur est basé sur l'architecture RISC-V, en particulier il est conçu pour gérer des instructions de 32 bits de large dans une conception d'adresse de mémoire de 16 bits. Étant donné que toutes les étapes du pipeline du processeur (extraction de l'instruction, décodage, lecture du registre, exécution et réécriture) ont une largeur de 16 bits, le processeur est officiellement déclaré 16 bits. Il utilise 14 000 portes logiques, comme les portes ET ou NON, pour devenir une conception entièrement fonctionnelle. Compte tenu de la manipulation minutieuse des nanotubes, les chercheurs ont réussi à obtenir un rendement de 100%, ce qui signifie que toutes les 14 000 portes fonctionnaient correctement. Voici la forme d'onde d'exécution du programme Hello World (bien qu'il ne s'agisse pas exactement de Crysis, étant donné la position de cette technologie, c'est une réalisation assez impressionnante):
The technology isn't perfect, yet. The chip ran at a very low clock speed of only 10 kHz, which means that your average CPU is an order of magnitude faster than this. With all of the flaws, this demonstration is an important achievement for the technology - a proof of concept. It shows that you are able to manufacture a working example of CPU based on something that doesn't require silicon and possibly is even better than it. We just haven't perfected all of the bits and pieces required to get CNTs at the same level of performance we already have. Sources: Nature Magazine, ArsTechnica