美制造出首台碳纳米管计算机更小更快更节能

斯坦福大学的工程师正在演示碳纳米管计算机。

纳米管计算机里的晶体管采用“免疫缺陷设计”。

　　科技日报讯 (记者华凌)据物理学家组织网、英国广播公司9月26日(北京时间)报道，美国斯坦福大学的工程师在新一代电子设备领域取得突破性进展，首次采用碳纳米管建造出计算机原型，比现在基于硅芯片模式的计算机更小、更快且更节能。美国国家科学基金会纳米技术高级顾问米哈伊尔称此举为“一项重要的科学突破”。该研究结果发表在最新一期的《自然》杂志封面上。

　　晶体管不断缩小，以使一个芯片上可以排列更多。但随着晶体管变得越来越细小，在狭窄的空间里就会浪费更多电力、产生更多热量。而研究表明，碳纳米管能非常有效地指挥和控制电力。加州大学伯克利分校电子电路及系统的世界级专家拉贝艾说：“碳纳米管一直被认为是硅晶体管潜在的继任者。毫无疑问，这项研究将引导研究人员去探索如何在未来10年开发出更小、更高效节能的处理器。”

　　大约15年前，碳纳米管首次被制成晶体管，在数字电子系统主体作开关。但是，其固有的两个缺陷一直阻挠着其实际运用，现在，研究团队采取双管齐下的办法将其攻克。

　　斯坦福大学电气工程师和计算机科学家米特拉教授介绍说，首先，碳纳米管不是以整齐、平行线的方式生长，若尝试在晶片上将其排列就会得到“一碗面”。研究人员使99.5%的碳纳米管对齐建立芯片，并设计了一个巧妙的算法绕过余下0.5%歪斜的部分;碳纳米管第二个缺陷是其内持续导电的“金属纤维”，其不像其他半导体可以关掉电流。为了抹去这些“劣迹”元素，他们关掉了所有“好的”碳纳米管，然后给余下“坏的”泵满电，直至气化。结果便得到一个有效的电路。

　　他们利用这种“不受缺陷影响的设计”组装了具有178个晶体管的基础计算机。该碳纳米管计算机可执行一些如计数和数字排序等任务;运行一个基本的操作系统。

　　瑞士洛桑联邦理工学院电气工程学院主任乔瓦尼·德·米凯利教授强调了这一世界性成就的两个关键技术贡献：首先，将基于碳纳米管电路的制造过程落实到位。其次，建立了一个简单而有效的电路，表明使用碳纳米管计算是可行的。下一代芯片设计研究联盟、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校纳雷什教授评价道，虽然碳纳米管计算机可能还需要数年时间才趋于成熟，但这一突破已经凸显未来碳纳米管半导体以产业规模生产的可能性。