פריצת דרך במחקר של יבמ סוללת את הדרך לעתיד שלאחר עידן הסיליקון, עם אלקטרוניקה של ננו-צינוריות פחמן

השקעה של 3 מיליארד דולר במחקר ופיתוח ממשיכה לספק חידושים שיסייעו לעמוד בצורכי המחשוב המתקדמים הדרושים בעידן הקוגניטיבי
יבמ הכריזה על פריצת דרך הנדסית משמעותית, שעשויה להאיץ את החלפת הטרנזיסטורים מסיליקון בננו צינוריות פחמן, כליבת טכנולוגיית המחשוב העתידית.
המדענים של יבמ מצאו דרך חדשה לכווץ את המגעים של הטרנזיסטורים, מבלי לפגוע בביצועים של מכשירים המופעלים על ידי ננו-צינוריות פחמן, ובכך נפתחה דרך חדשה ליצירת שבבי מחשב מהירים, קטנים וחזקים יותר באופן דרמטי, מעבר ליכולות של המוליכים למחצה המסורתיים.
התוצאות פורסמו בגיליון ה-2 באוקטובר של הירחון Science (DOI: 10.1126/science.aac8006).
ננו-צינוריות פחמן מייצגות סוג חדש של חומרים מוליכים למחצה המכילים שכבה אטומית בודדת של פחמן המקופלת לכדי צינורית. ננו-צינוריות הפחמן יוצרות את ליבת הטרנזיסטור, שתכונותיו החשמליות המשופרות יספקו מספר דורות של שדרוג טכנולוגי מעבר למגבלות הפיזיות של הסיליקון.
בפריצת דרך זו התגברה יבמ על מכשול מרכזי שניצב בפני הנסיונות למזעור הטכנולוגיה. שני גורמים משפיעים על גודלם של הטרנזיסטורים: הערוץ ושני המגעים שלו. ככל שהמכשירים נעשים קטנים יותר, העלייה בהתנגדות המגעים של ננו-צינוריות פחמן פגעה בביצועים שהושגו עד כה. התוצאות שהושגו במחקר זה עשויות לסייע בהתגברות על הבעיות שבהתנגדות מגעים עד לצמתים בגודל 1.8 ננו-מטר – טכנולוגיה שנמצאת במרחק ארבעה דורות מהטכנולוגיה הנוכחית.
שבבים עם ננו-צינוריות פחמן יכולים לשפר באופן ניכר את היכולות של מחשבים חזקים במיוחד, לאפשר ניתוח מהיר יותר של נתוני ביג דאטה, להגדיל את העוצמה וחיי הסוללה של מכשירים ניידים ושל "האינטרנט של הדברים" ולאפשר למרכזי מידע בענן לספק שירותים באופן יעיל וחסכוני יותר.
טרנזיסטורים מסיליקון, שהינם מתגים זעירים המעבירים מידע על גבי שבב, מוזערו במשך השנים, אך הם מגיעים כעת אל גבול יכולת המזעור שלהם. מכיוון שחוק מור מגיע אל סוף דרכו, הקטנת גודלו של הטרנזיסטור – כולל גודלם של הערוצים והמגעים - מבלי לפגוע בביצועים, היווה בעיה מורכבת שהעסיקה חוקרים במשך עשרות שנים.
יבמ הוכיחה בעבר כי טרנזיסטורים מננו-צינוריות פחמן יכולים להפעיל מתגים מצוינים בממדי ערוץ קטנים מעשרה ננו-מטר – עובי דק יותר פי 10,000 משערה אנושית, ופחות ממחצית מטכנולוגיית הסיליקון המתקדמת ביותר של ימינו. הגישה החדשה למגעים של יבמ מתגברת על המשוכה העיקרית השנייה של שילוב ננו-צינוריות פחמן במכשירי מוליכים למחצה, דבר שיכול להוביל לשבבים קטנים יותר עם ביצועים טובים יותר וצריכת אנרגיה נמוכה יותר.
ביבמ אומרים כי חידושים אלה בתחום השבבים נחוצים כדי לעמוד בדרישות ההנדסיות של מחשוב ענן, האינטרנט של הדברים ומערכות ביג דאטה. ככל שטכנולוגיית הסיליקון מתקרבת למגבלותיה הפיזיות, יש להכין חומרים ומכשירים חדשים וארכיטקטורות מעגלים חדשות כדי ליצור את הטכנולוגיות החדשות, שיידרשו בעידן המחשוב הקוגניטיבי. פריצת דרך זו מראה כי שבבי המחשב עשויי ננו-צינוריות הפחמן יוכלו להפעיל את מערכות העתיד מוקדם מהצפוי.
מוקדם יותר הקיץ, חשפה יבמ את שבב המבחן הראשון עם צומת סיליקון בעובי 7 ננו-מטר, ובכך הציבה רף חדש בטכנולוגיות הסיליקון תוך הבטחה לחידושים נוספים עבור המערכות של יבמ ותעשיית ה-IT. על ידי קידום המחקר בנושא ננו-צינוריות פחמן שיחליפו את מכשירי הסיליקון המסורתיים, סוללת יבמ את הדרך לעתיד שלאחר הסיליקון, ומספקת תוצאות להשקעה בת 3 מיליארד הדולרים במחקר ופיתוח שבבים עליה הוכרז ביולי 2014.