Фізики зібрали нанокомп'ютер, що порушує закон Мура

Міждисциплінарна група вчених і інженерів з корпорації MITRE і Гарвардського університету зібрали ультракомпактну обчислювальну систему, яка існує "за межами" закону Мура. Фундаментальний принцип говорить, що щільність упаковки елементів в пристрої і обчислювальна потужність комп'ютерів подвоюються кожні два-три роки.
Вважається, що менш ніж через десять років продуктивність сучасних електронних пристроїв досягне своєї межі. І тоді в свої права вступить нова ера - ера наноелектроніки.
Дослідники опублікували статтю в журналі PNAS, в якій описали свій експеримент. За відносно короткий термін їм вдалося зібрати надтонкий мініатюрний керуючий комп'ютер. Як уточнюють фізики, це найщільніша наноелектронних система з коли-небудь створених.
Пристрій одержав назву nanoFSM - акронім від терміна nanoelectronic finite-state machine (наноелектронних кінцевий автомат). Крім мініатюрності (за розміром його можна порівняти з людським нейроном) комп'ютер може похвалитися вкрай низьким електроспоживанням. Він складається з сотень нанодротів-транзисторів, кожен з яких в десять тисяч разів тонші людської волосини.

Говорячи про харчування, розробники чуда техніки стверджують, що комп'ютер можна назвати "незалежним". Тобто кожен транзистор-перемикач "пам'ятає" стан, включене або вимкнене, навіть при відсутності електрики.

У nanoFSM транзистори-проводу зібрані в ланцюзі на кількох мікроскопічних плитках. Ці плитки проводять електричний імпульс по всьому комп'ютеру, забезпечуючи таким чином роботу обчислювальних процесів і обробку сигналів. Такі міні-процесори можуть стати незамінними не тільки для гнучкої користувальницької електроніки, але і для створення мікроскопічних біомедичних датчиків-імплантатів або роботів розміром з комаха.

Технологія представлена ​​не вперше: у 2011 році ця ж команда продемонструвала зібрану ними першу плитку з нанотранзисторов, здатну виробляти елементарні обчислення, а сьогодні готовий вже повністю функціональний процесор, здатний виконувати більш складні завдання.

"Створювати цю штуку було непросто. Нам потрібно було розробити таку архітектуру системи і дизайн наноцепі, щоб вмістити все необхідне на мінімальній площі. Але, як тільки ми придумали саму модель, наші колеги з Гарварду запропонували блискуче виконання ідеї", - розповідає головний архітектор нанокомп'ютер Шамік Дас (Shamik Das) з корпорації MITRE.

Секрет технології в першу чергу криється в нестандартному способі збирання процесора. Як правило, літографічні методи мають на увазі комплектацію "зверху вниз", тобто більш дрібні елементи виготовляються з більших конструкцій. Інженери з Гарварду вперше застосували збірку "від низу до верху" (bottom-up): велика конструкція нарощується з найдрібніших складових, при цьому виготовляється відразу кілька копій nanoFSM, відповідних заздалегідь заданому дизайну.

Без подібних технологій, відповідно до закону Мура, сучасній електроніці через кілька років прийде кінець. Досягнувши межі щільності і продуктивності, обчислювальні системи "застрягнуть" на одному місці. Тому, упевнені розробники з команди nanoFSM, саме такі пристрої, як нанопроцессори, стануть першим кроком у майбутнє електроніки.