O desempenho de um computador não é medido por sua velocidade, mas pelas operações que ele pode fazer. Assim, o flop foi introduzido, o que significa número de…
O desempenho de um computador não é medido por sua velocidade, mas pelas operações que ele pode fazer. Assim, o flop foi introduzido, o que significa o número de operadores de ponto flutuante que um dispositivo de computação pode fazer por segundo.
Nesta década, nossa computação atingiu uma velocidade de fenômenoof quase 100 Petaflops e na próxima década estamos visando uma velocidade de 1000 Zettaflops. Mas a limitação é que a lei de Moore quase atingiu sua extrapolação e, portanto, se tentarmos tornar os transistores mais pequenos, os portões se tornarão pequenos e finos e então a Mecânica Quântica entrará no cenário e todos os elétrons passarão pelo portão independentemente de seu estado ligado/desligado devido ao Tunelamento Quântico (o elétron desaparece em um lado do portão e reaparece no outro lado).
Bem, havia muitas soluções para este problema, como OptoElectronics, Machine Learning, etc., mas aquele com nível de hardware principal são processadores de grafeno usando nanotubos de carbono, o que elimina a desvantagem do tunelamento de elétrons. Como os elétrons não se movem muito mais rápido no carbono em comparação com o silício, podemos controlá-los e modular as portas de acordo.
O QUE É GRAFENO?
Se você tem uma laje de grafite retangular, você descasca uma camada cuja espessura é de 1 átomo e essa camada é conhecida como grafeno. Mais duro do que o diamante e mais elástico do que a borracha; mais resistente do que o aço, mas mais leve do que o alumínio. O grafeno é o material mais forte conhecido até agora.
O grafeno emergiu como um dos mais promissoresnanomateriaisdevido à sua combinação única de excelentes propriedades:
Melhor condutor de calor até conhecido.
Opticamente transparente.
É leve, mas tão denso que é impermeável a gases como o hélio.
Sua mobilidade eletrônica é aproximadamente 112.3x mais rápida que a do silício.
Uma camada monoatômica 2D de grafite também conhecida como grafeno.
NANOTUBOS DE CARBONO DE GRAFENO
Se o grafeno é uma folha de carbono com apenas um átomo de espessura, os nanotubos de carbono são uma espécie de versão enrolada do grafeno. Eles são leves e fortes como o aço e, mais efetivamente, obtiveram todas as propriedades do grafeno principalmente. Mas o mais relevante para os cientistas de materiais, eles são um semicondutor quase perfeito. De fato, a computação neuromórfica da qual estamos falando, tem todos os seus neurônios implementados por nanotubos de carbono em nível de hardware.
Como os nanotubos são enrolados e feitos de grafeno
Aqui está uma breve revisão de um dos melhores e avançados chips feitos de qualquer nanotecnologia emergente, oRISC-V-RV16XNano .
RISC-V-RV16XNano
Um grupo de engenheiros do MIT, Departamento Analógico, construiu este chip, que é o maior chip já conhecido fabricado usando CNTs.
Ele tem um único potencial para substituir centenas de computadores clássicos com sua velocidade computacional superior a 100ZetaFlops.
Mais de 10,000,000 CNTs foram usados para formar 14,702 transistores de efeito de campo de nanotubos de carbono CMOS (CNTFETs), que foram organizados em 3,762 blocos lógicos digitais, que juntos operaram como uma CPU de grau de microcontrolador de 16 bits - especificamente, um RV16XNano com um tensão operacional padrão de 1.8V.
Embora seu nível de implementação esteja longe de uma CPU moderna, mas executou um programa que exibiu uma mensagem: “Olá Mundo! Eu sou RV16XNano, feito de CNTs".
Imagem microscópica de um RV16XNano totalmente fabricado
Este nano chip, fabricado em 2013, acabou de abrir as portas da computação de alta velocidade com resultados precisos. Talvez nos próximos 20 a 30 anos você possa se imaginar jogando IGI2 em um supercomputador em sua casa :).
Mas como todo material tecnológico, existe um termo chamado “prós e cones” e os CNTs também tinham isso.
O que há de errado com os nanotubos de carbono?
Após a descoberta dos nanotubos de carbono em 2004, as pessoas começaram a reconhecer seu potencial como fios “moleculares”, algo que parece extremamente legal. No entanto, seus atributos atraentes vêm com várias ressalvas. Eles são propensos a agregar em pacotes que matam o desempenho do transistor, sintetizar nanotubos com quiralidades específicas permanece impraticável para fins de IC e controlar o tipo de transistor para produzir os transistores com as polaridades complementares tipo n e p centrais para a tecnologia CMOS é igualmente problemático . Os pesquisadores identificaram uma série de soluções para esses problemas: RINSE (remoção de nanotubos incubados por meio de esfoliação seletiva), MIXED (engenharia de interface metálica cruzada com dopagem eletrostática) e DREAM (projetando resiliência contra CNTs metálicos).
De qualquer forma, alguns dos problemas ainda permanecem sem solução e pesquisas estão em andamento. Mas no nível de harware abstrato, podemos concluir que os processadores de grafeno são a quintessência da computação e não tem limitações conhecidas, ao contrário dos silícios, até que o próximo Gordon Moore venha com uma lei: 3
