全球首臺(tái)碳納米晶體管計(jì)算機(jī)：對缺陷免疫的電腦電路

據(jù)英國學(xué)術(shù)雜志《自然》報(bào)道，斯坦福大學(xué)研發(fā)人員開發(fā)出了全球首臺(tái)基于碳納米晶體管技術(shù)的計(jì)算機(jī)，并已經(jīng)成功測試運(yùn)行，這表明人類未來在開發(fā)新型電腦設(shè)備時(shí)有望擺脫對硅晶體技術(shù)的依賴。

斯坦福大學(xué)開發(fā)的碳納米管計(jì)算機(jī)

斯坦福大學(xué)項(xiàng)目研究小組出版論文聯(lián)合作者馬克斯-夏拉克爾（Max Shulaker）說：“這是人類利用碳納米管生產(chǎn)的最復(fù)雜的電子設(shè)備。關(guān)于納米技術(shù)有非常多極具創(chuàng)意的應(yīng)用，但人們從未想過該技術(shù)能夠以如此實(shí)際、實(shí)用的方式被利用?！?/p>

夏拉克爾團(tuán)隊(duì)研發(fā)的首臺(tái)納米電腦僅采用了178個(gè)晶體管，不過該設(shè)備只能運(yùn)行支持計(jì)數(shù)和排列等簡單功能的操作系統(tǒng)。

碳納米管在1991年被日本NEC公司的飯島博士發(fā)現(xiàn)，作為一維納米材料，碳納米管具有重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美的特點(diǎn)，并且擁有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。

夏拉克爾表示：“與傳統(tǒng)晶體管相比，碳納米管體積更小，傳導(dǎo)性也更強(qiáng)，并且能夠支持快速開關(guān)，因此其性能和能耗表現(xiàn)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)硅材料?！?/p>

斯坦福電子工程師Subhasish Mitra說：“硅很好，它很硬。但是當(dāng)一切變得如此之小時(shí)，能否從硅晶體管中獲得更高的性能、更好的節(jié)能性，那就不得而知了?！?/p>

晶體管是現(xiàn)代電子設(shè)備的關(guān)鍵組件，一個(gè)芯片可以包括幾十個(gè)億晶體管。碳納米管更小，用它來替代硅可以制造更小的、更快的、更節(jié)能的晶體管。

碳納米管的直徑可以小到1納米。人類的DNA直徑一般是2.5納米，人的手指甲大約每秒生長1納米。

Subhasish Mitra稱，早在1998年時(shí)就制造出了碳納米晶體管，“此后人們就有一個(gè)夢想，用碳納米管開啟新的電子產(chǎn)品新紀(jì)元?！?/p>

然而，碳納米管的研究碰到了障礙?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，要想制造沒有明顯缺陷的碳納米管太困難了。一般來說，采用的方法就是在高溫房間里，用半導(dǎo)體晶圓培育大量碳納米管。通過一系列化學(xué)反應(yīng)，碳納米管就可以萌芽了。在此過程中可能會(huì)出現(xiàn)一批無缺陷的碳納米管。但在孕育過程中常常受到自然的干擾，研究者不斷改進(jìn)技術(shù)，獲得的仍然是一些有缺陷的碳納米管。

于是研究者改變了方向，他們不再執(zhí)著地追求無缺陷的碳納米管批次，而是專注于設(shè)計(jì)可以對缺陷免疫的電腦電路。采用更好的算法，研究者對電路進(jìn)行排列，就算少數(shù)納米管出現(xiàn)問題，電腦仍然可以運(yùn)行。

首臺(tái)碳納米電腦有178個(gè)晶體管，每個(gè)包括10-200個(gè)碳納米管。設(shè)備的大小只有6.5平方毫米，也就是說可以在一角美國硬幣中放40個(gè)。如果采用產(chǎn)業(yè)化工廠制造碳納米管，而不是實(shí)驗(yàn)室，它可以制造出更小、更快、更強(qiáng)大的電腦。