Počítač z uhlíkových nanotrubic má být rychlejší, levnější i chladnější

Jak jste zřejmě někdy už sami poznali, stávající konstrukce počítačů mívá své mouchy. Mooreův zákon, podle něhož se hustota tranzistorů každé dva roky zdvojnásobí, nám sice poskytuje stále rychlejší i levnější počítače, leč s miniaturizací souvisí i vysoká hustota tranzistorů – a tak i zahřívání.

Neznamená to jenom nutnost efektivního chlazení a konstrukce, která s ním počítá. Předpovídá se, že stále vyšší hustota čipů by v příštích letech mohla paradoxně zpomalit výkony počítačů skrze neodpáratelné limity křemíkových polovodičů – stále menší procesory by se zahřívaly tak moc, že by automaticky museli některé ze svých tranzistorů vypínat. Až 21% kapacity procesoru, v dalších letech ještě více, by tak bylo nefunkční, jinak by hrozilo tak fatální přehřívání, až by mohlo procesor zničit.

Výsledky protiopatření na svých mašinách vidíme všichni. Mračna prachu uvnitř tradičních stolních počítačů, popálená stehna při delším užívání notebooků, časté zákysy při libovolném užívání programů. Řada vědeckých týmů pracuje na paletě řešení, přičemž jedním z nich se zdály být i uhlíkové nanotrubice – až do konce září tohoto roku se však zdálo, že jejich zpracování do tranzistorů stojí řada překážek.

Pár správných čipů

Stručnou odpovědí na vyřešení překážek je, že vědci jsou pašáci a problémy překonali. Méně stručným je popis, jak jej vyřešili – pokud se těšíte na popisy počítačů budoucnosti, račte následující odstavec promptně přeskočit.

Úhlíkové nanotrubuce byly využity jako transistor již před patnácti lety, pro jejich titěrnou tloušťku bylo možné jich nacpat do milimetrů tisíce, navíc vyžadovaly směšně malé množství energie. Jejich využití ve výpočetní technice však bránily dva stěžejní problémy. Zaprvé, nanotrubice nerostly do precizně paralelních linií, jak požadovali architekti čipů. A zadruhé, některé z trubic pouštěly elektřinu za všech podmínek a nebylo tak možné je využít jako polovodiče a tak ani tranzistory. První problém Stanfordští vědci vyřešili sofistikovaným počítačovým algoritmem, který zvládl trubice zmapovat a určit, jak obejít vadné segmenty. Druhý naopak vyřešili eliminací vadných trubic skrze jejich spálení krátkým výbojem elektřiny.

Lépe, výše, chladněji

Plodem jejich pokusů byl v září uveřejněný počítač se 178 tranzistory, každý obsahující 10 až 200 nanotrubic, který sice co do kapacity zvládá sotva programy vytvořené v 80. letech, jedná se však o přelom demonstrující, že uhlíkové nanotrubice (CNT) mohou eliminovat problémy křemíku. Co konkrétně to znamená pro vaše budoucí notebooky a další zařízení?

Především potenciál na mnohem vyšší výpočetní kapacitu než u křemíkových čipů. Mooreův záon bude dále platit, pro masivní hustotu uhlíkových nanotrubic bude totiž možné dále zvyšovat hustotu tranzistorů. Tyto navíc spořádají výrazně menší porci elektřiny, a navrch se budou méně zahřívat. Na obzoru jsou tak ještě menší leč ještě výkonnější zařízení než nyní – právě včas na pokračování běsnící éry chytrých telefonů, inteligentních brýlí a dalších mobilních zařízení. Tradiční počítače by rovněž mohly utěšeně pokračovat v drastickém zvyšování kapacity, a jako bonus by opadlo otravné přehřívání i vysoké účty za elektřinu. Aplikace jsou nedozírné.

Otázkou samozřejmě zůstává, jak rychle se pokrok přenese na firmy dodávající použitelná zařízení. Vývoji a výzkumu uhlíkových nanotrubic – jak obecně, tak i jako tranzistorů – se však už delší dobu věnuje celá řada ústavů a společností včetně IBM. Dříve či později tak nohám spáleným od notebooku budeme moct natrvalo dát košem.

Ladislav Loukota