美制造出首臺碳納米管計算機 更小更快更節能

據物理學家組織網、英國廣播公司9月26日(北京時間)報道，美國斯坦福大學的工程師在新一代電子設備領域取得突破性進展，首次采用碳納米管建造出計算機原型，比現在基于硅芯片模式的計算機更小、更快且更節能。美國國家科學基金會納米技術高級顧問米哈伊爾稱此舉為“一項重要的科學突破”。該研究結果發表在最新一期的《自然》雜志封面上。

晶體管不斷縮小，以使一個芯片上可以排列更多。但隨著晶體管變得越來越細小，在狹窄的空間里就會浪費更多電力、產生更多熱量。而研究表明，碳納米管能非常有效地指揮和控制電力。加州大學伯克利分校電子電路及系統的世界級專家拉貝艾說:“碳納米管一直被認為是硅晶體管潛在的繼任者。毫無疑問，這項研究將引導研究人員去探索如何在未來10年開發出更小、更高效節能的處理器。”

大約15年前，碳納米管首次被制成晶體管，在數字電子系統主體作開關。但是，其固有的兩個缺陷一直阻撓著其實際運用，現在，研究團隊采取雙管齊下的辦法將其攻克。

斯坦福大學電氣工程師和計算機科學家米特拉教授介紹說，首先，碳納米管不是以整齊、平行線的方式生長，若嘗試在晶片上將其排列就會得到“一碗面”。研究人員使99.5%的碳納米管對齊建立芯片，并設計了一個巧妙的算法繞過余下0.5%歪斜的部分;碳納米管第二個缺陷是其內持續導電的“金屬纖維”，其不像其他半導體可以關掉電流。為了抹去這些“劣跡”元素，他們關掉了所有“好的”碳納米管，然后給余下“壞的”泵滿電，直至氣化。結果便得到一個有效的電路。

他們利用這種“不受缺陷影響的設計”組裝了具有178個晶體管的基礎計算機。該碳納米管計算機可執行一些如計數和數字排序等任務;運行一個基本的操作系統。

瑞士洛桑聯邦理工學院電氣工程學院主任喬瓦尼·德·米凱利教授強調了這一世界性成就的兩個關鍵技術貢獻:首先，將基于碳納米管電路的制造過程落實到位。其次，建立了一個簡單而有效的電路，表明使用碳納米管計算是可行的。下一代芯片設計研究聯盟、伊利諾伊大學厄巴納－香檳分校納雷什教授評價道，雖然碳納米管計算機可能還需要數年時間才趨于成熟，但這一突破已經凸顯未來碳納米管半導體以產業規模生產的可能性。