Phần cứng

Các nhà nghiên cứu xây dựng một bộ vi xử lý từ vật liệu linh hoạt

Các nhà nghiên cứu xây dựng một bộ vi xử lý từ vật liệu linh hoạt

Các nhà nghiên cứu xây dựng một bộ vi xử lý từ vật liệu linh hoạt

- 14

Đó là một bộ vi xử lý1- bit với bốn lệnh, nhưng nó có thể mở đường cho các thiết bị điện tử linh hoạt hơn.

Các nhà nghiên cứu xây dựng một bộ vi xử lý từ vật liệu linh hoạt

Các nhà nghiên cứu đã chế tạo ra một bộ vi xử lý nguyên thủy từ một vật liệu hai chiều tương tự như graphene, vật liệu kỳ diệu dẫn điện linh hoạt mà một số người tin rằng sẽ cách mạng hóa việc thiết kế và sản xuất pin, cảm biến và chip.

Chỉ với 115 bóng bán dẫn, bộ xử lý sẽ không đứng đầu bảng xếp hạng, nhưng nó là "bước đầu tiên hướng đến sự phát triển của bộ vi xử lý dựa trên chất bán dẫn 2D". Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Vienna cho biết trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature trong tháng này.

Vật liệu hai chiều có lợi ích trong sự linh hoạt, có nghĩa là chúng có thể được kết hợp dễ dàng hơn vào các thiết bị hoặc các bộ cảm biến kết nối, mà có khả năng làm cho chúng ít vỡ hơn: Hình ảnh một điện thoại thông minh sẽ bẻ cong hơn là vỡ nếu bạn thả nó.

Các chất bán dẫn và màn hình ngày nay đã mỏng hơn, nhưng chúng vẫn dựa vào các thuộc tính vật lý ba chiều của vật liệu, chúng được tạo ra để hoạt động. Uốn cong một miếng silicon mỏng và nó sẽ gẫy. Nhưng các vật liệu 2D như graphene, hoặc kim loại chuyển tiếp dichalcogenid (TMD) được sử dụng bởi các nhà nghiên cứu Vienna, thực sự là hai chiều, được làm bằng tinh thể chỉ có một lớp các nguyên tử hoặc các phân tử dày, cho phép chúng có thể uốn cong.

TMDs là các hợp chất bao gồm một kim loại chuyển tiếp như molybdenum hoặc vonfram và một chất chalcogen (điển hình là sulfur, selenium hoặc tellurium, mặc dù oxy cũng là một chất chalcogen). Giống như graphene, chúng hình thành các lớp. Nhưng khác với graphene, chúng dẫn điện như kim loại, chúng là chất bán dẫn, đó là tin tuyệt vời cho các nhà thiết kế chip linh hoạt.

Stefan Wachter, Dmitry Polyushkin và Thomas Mueller thuộc Viện Quang tử, làm việc với Ole Bethge của Viện Điện tử Solid State ở Vienna, đã quyết định sử dụng disulfide molybdenum để chế tạo bộ vi xử lý của họ.

Họ đặt hai lớp phân tử dày lên trên một bề mặt silicon, được khắc với thiết kế mạch và tách ra bằng một lớp oxit nhôm.

Họ đã viết: "Chất nền không đáp ứng được chức năng nào khác ngoài hoạt động như một môi trường vận chuyển và do đó có thể được thay thế bằng thủy tinh hoặc bất kỳ vật liệu nào khác, kể cả chất nền linh hoạt.

Các bộ vi xử lý Intel gần đây hoạt động trên dữ liệu "64-bit" có thể hiểu hàng trăm hoặc thậm chí hàng ngàn hướng dẫn khác nhau, tùy thuộc vào cách bạn đếm và chứa hàng trăm triệu bóng bán dẫn.

Ngược lại, bộ vi xử lý được xây dựng bởi các nhà nghiên cứu chỉ có thể hoạt động trên dữ liệu một bit tại một thời điểm, việc sử dụng bộ bốn lệnh  (NOP, LDA, AND và OR). Và các tính năng mạch được sử dụng để xây dựng nó là theo thứ tự của 2 micromet, lớn gấp 100 lần so với những tìm kiếm trong bộ vi xử lý Intel và ARM mới nhất.

Tuy nhiên, với công việc nhiều hơn, sự phức tạp của bộ vi xử lý có thể tăng lên và kích thước của nó giảm, các nhà nghiên cứu cho biết. Họ đã cố tình chọn một kích thước quá lớn cho quy trình sản xuất của mình để giảm tác động của các lỗ, vết nứt và ô nhiễm trong phim disulfide molypden và làm cho việc kiểm tra kết quả bằng kính hiển vi quang học dễ dàng hơn.

Họ cho biết, "Chúng tôi không thấy bất kỳ rào cản nào có thể ngăn cản việc mở rộng thiết kế 1-bit của chúng tôi sang dữ liệu đa bit", và chỉ có một thách thức trong việc giảm độ bền tiếp xúc trong quá trình chế tạo vi kế thay thế.

Điều đó không có nghĩa là sẽ dễ dàng: Mặc dù năng suất sản xuất cho các đơn vị con là rất cao, với khoảng 80% các đơn vị logic số học có đầy đủ chức năng, nhưng chỉ có một vài phần trăm các thiết bị đã hoàn thành hoạt động đúng.

Các nhà sản xuất bộ vi xử lý thương mại giải quyết các vấn đề về năng suất bằng cách chế tạo mô-đun chip, và thử nghiệm chúng ở nhiều tốc độ khác nhau. Các chip hoạt động ở tốc độ cao hơn sẽ thu giá cao hơn, trong khi các phần nhỏ bị lỗi có thể được vô hiệu hóa vĩnh viễn, nếu không có đầy đủ chức năng, được bán dưới dạng các mô hình đặc biệt thấp hơn.

Đã mất 46 năm để Intel lấy được 4004, một bộ xử lý trung tâm 4-bit với 46 lệnh để thết kế mới nhất của cấu trúc x86, Kaby Lake: Với tất cả những gì mà ngành công nghiệp đã học được về sản xuất vi mô, sự tiến triển với bán dẫn linh hoạt có thể nhanh hơn một chút.

Theo Peter Sayer

Trần Anh

Cơ quan chủ quản: Trung Tâm CNTT Truyền Thông Việt Nam
Trụ sở: Lầu 1, tòa nhà D2-D6 Thất Sơn, P.15, Q.10, TP.HCM
Liên hệ truyền thông: 096-221-1133

Copyright © 2017, ICT Vietnam all rights reserved.

Điện thoại: (028) 7300-6816 | Hotline: 096-218-6839
Email: info@ictvn.com