Immagine al microscopio del nuovo processore ai nanotubi di carbonio

Il chip che combatte la Legge di Moore

I ricercatori del MIT hanno realizzato un processore formato da nanotubi di carbonio che potrebbe superare la Legge di Moore. Ecco quali sono le sue caratteristiche
Il chip che combatte la Legge di Moore FASTWEB S.p.A.

Il chip più avanzato al mondo è fatto con transistor composti da nanotubi di carbonio, è stato realizzato dai ricercatori del Massachusetts Institute of Technology, ed è così potente che riesce ad eseguire un software che scrive sullo schermo "Hello World". Qualcosa non torna? No, vi stiamo per raccontare una buona notizia perché il lavoro del MIT apre le porte ad una nuova generazione di processori che, forse, supererà del tutto la vecchia legge di Moore.

La legge empirica formulata nel lontano 1965 da Gordon Moore (che tre anni dopo avrebbe fondato Intel insieme a Robert Noyce), che dice che ogni 18 mesi il numero dei transistor contenuti in un chip raddoppia. Negli ultimi anni questa legge, che per decenni si è rivelata valida, mostra più di un segno di stanchezza: i produttori di chip non riescono più ad "impacchettare" così tanti transistor dentro un solo processore. Questo perché, con l'affinamento dei processi produttivi, i transistor sono sempre più piccoli ma la corrente elettrica inizia a "sfuggire", saltando da un transistor a quello vicino, invalidandone così le capacità di calcolo. Con i nanotubi del MIT, però, tutto potrebbe cambiare.

Immagine al microscopio dei nanotubi di carbonio

Il processore realizzato con nanotubi

Il chip realizzato dal MIT non è affatto il primo composto da nanotubi di carbonio. Da parecchio tempo la ricerca si è concentrata su materiali alternativi al silicio per produrre i microprocessori e il carbonio, tra questi, è forse il più promettente. I nanotubi in carbonio, infatti, sono relativamente economici da costruire, sono più veloci degli equivalenti transistor in silicio e consumano molta meno energia. Ma c'è un problema, legato al processo produttivo. Per realizzare un chip del genere, infatti, bisogna mettere insieme due diversi tipi di nanotubi: i primi formano i transistor veri e propri, i secondi fanno da collegamento elettrico tra un transistor e l'altro. Il problema sta proprio in questo secondo tipo, i nanotubi di collegamento: assorbono troppa energia, azzerando i vantaggi energetici già descritti. Inoltre, i nanotubi hanno la pessima abitudine di attrarsi, raggruppandosi tra loro. E questo, quando si tratta di "stendere" in modo ordinato migliaia e migliaia di nanotubi su un wafer per costruire un chip, diventa un problema.

Il chip del MIT

Questi problemi sono stati superati dai ricercatori americani, che grazie a un nuovo processo produttivo sono riusciti a creare un chip a 16 bit composto da oltre 14 mila transistor a nanotubi di carbonio. Sarebbe il processore a nanotubi più complesso mai realizzato fino ad oggi. Il nuovo processo produttivo, inoltre, può essere utilizzato anche con gli attuali strumenti utilizzati dall'industria elettronica. E questa è un'ottima notizia per i produttori di chip, che non dovranno investire miliardi di dollari per procurarsi delle nuove macchine in grado di costruire questo nuovo tipo di processore.

Rendering del chip del MIT

Per far fronte al problema del "raggruppamento" dei nanotubi, i ricercatori hanno rivestito il wafer che li avrebbe ospitati con un particolare polimero, che poi è stato rimosso con diversi "lavaggi" successivi. Ciò ha eliminato i grumi di nanotubi, lasciando solo lo strato necessario per far funzionare il chip in modo efficiente. Inoltre, tra tutti i nanotubi di carbonio, sono stati selezionati soprattutto quelli con caratteristiche fisiche e quindi un "comportamento" meno simile possibile ai metalli. La cosa ha funzionato e, alla fine, è stato realizzato un chip funzionante composto da 14 mila nanotubi perfettamente ordinati, che non consumano troppa energia e che non si "raggruppano" tra loro.

Dove arriveremo

È chiaro che un chip che riesce solo a scrivere "Hello World", al giorno d'oggi, serve molto poco. Siamo ben lontani, quindi, all'utilizzo su scala industriale dei transistor a nanotubi di carbonio nei chip e mancano ancora anni prima di vedere questi processori integrati nei nostri computer. Ma, come detto, la novità sta nel processo produttivo. Se oggi il chip del MIT è poco potente è solo perché ha pochi transistor. Quattordicimila transistor è un numero ancora bassissimo per un processore: l'Intel 8086 a 16 bit del 1979 di transistor ne aveva 29.000, oltre il doppio. Il processore Intel Core i9-9900K, al momento uno dei più potenti sul mercato consumer, contiene un numero di transistor non rivelato dal produttore. Il suo diretto concorrente AMD Ryzen 9 3900X, però, ne integra al suo interno 9,89 miliardi (e non ha il chip video, incluso nel concorrente Intel). Però potrebbe essere solo una questione di tempo: tra qualche miliardo di transistor a nanotubi la legge di Moore sarà definitivamente superata.

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