Neuvěřitelné: Počítač z uhlíkových nanotrubic překonal výkony křemíkového čipu

O potenciálu nového objevu vyvolat nové změny v průmyslu i životě se dnes mluví konstantně. Poslední tři roky vývoje počítačů z uhlíkových nanotrubic (CNT, Carbon NanoTube) dávají pořádný důvod k optimismu. Ačkoliv na průlom v oboru došlo teprve nedávno, vědci zvládli během poslední tří let dohnat a předehnat vše, čeho počítače z polovodičů – tedy toho, na čem si tuto zprávu čtete i vy – dosáhly za uplynulé půlstoletí.

V minulých dílech jste viděli…

Není to poprvé, co o přelomovém výzkumu CNT počítačů píšeme, zrekapitulujme si proto nedávný vývoj. Ačkoliv koncept aplikace uhlíkových nanotrubic v informatice sahá až do 90. let, skoro dvě následující dekády měli vědci problém přimět, aby se CNT struktury chovaly tak, jak je potřeba. Již tehdy tušili, že je v technologii uzamknut obrovský potenciál. CNT hypoteticky dovoluje budovat obvody na daleko menší škále než doposud - což znamená, že jejich hustota může být ve srovnání s křemíkovým čipem daleko vyšší, informace navíc putuje kratší vzdálenost, což operace dále zrychluje. Díky tomu má CNT šanci několikanásobně zrychlit výkon počítačů, a díky vynikající vodivosti k tomuto paradoxně potřebuje méně energie a generuje tak v součtu i méně tepla než dnešní polovodiče.

Jinými slovy, CNT by řešil tři velké problémy dnešních počítačů, těch přenosných zvláště - nejenže by zajistil stoupající výkon, ale zároveň menší hladem po energii prodloužil životnost dnešních baterií, a navrch eliminoval potřebu komplexního chlazení…

Novou technologií však dlouho svazovala naše neschopnost CNT správně opracovávat, ideálně na průmyslové škále. Nanotrubice nerostly vždy do paralelních linií, jak bylo třeba. Některé trubice pak vyrostly zcela špatně, rovněž existoval problém s tvorbou CNT materiálu bez kovových nečistot. Dvojici největších problémů před třemi lety konečně překonali ve Stanfordu, když vyvinuli algoritmus pro obcházení toho prvního a cíleným zkratem defektních trubic metodu řešení toho druhého. Následně s tímto postupem vytvořili jednoduchý počítač se 178 tranzistory, který dosahoval zhruba výkonu počítačů 70. let. Pokud byste se jim tehdy smáli, loni by vás úsměv přešel. Jen dva roky po prototypu Stanford vyvinul CNT systém, který křemíkové čipy dohnal.

Dohnat a předehnat

A nyní, další rok poté, CNT systém poprvé překonal výkon svých křemíkových kolegů. A to rovnou dvojnásobně! Namísto Stanfordu se na vývoj čipu tentokrát podívali na University of Wisconsin-Madison, kde tým Michaela Arnolda dále zdokonalil metody na eliminaci nečistot pro průmyslovou výrobu čipů. Jejich postup spočívá v regulaci skládání CNT pomocí polymerového roztoku, jež dovoluje nejen eliminovat nechtěné látky, ale i zlepšuje konstrukci čipu.

Cílem už teď není jenom vytvoření fungujícího CNT počítače, ale zlevnění produkce CNT komponentů do konkurenceschopné ceny, popřípadě tvorba hybridů CNT a křemíkových polovodičů. Arnoldův pokus je na tomto poli významným skokem kupředu.

Na skutečný čistě CNT počítač si však ještě budeme muset počkat. Neznamená to ani, že se jej dočkáme za další rok - do konce dekády by však první komerční vlaštovky o vyšším výkonu a menším energetickém hladu již přijít mohly. Rok za rokem totiž nyní sledujeme obrovské skoky kupředu, doslova pokrok v přímém přenosu. Příchodem CNT počítačů by se tak naplnil jak dvě dekády existující sen nanotechnologů, tak i touha drtivé většiny uživatelů počítačů po efektivní mašině.

Text: Ladislav Loukota