Миниатюризация электроники — главная движущая сила компьютерной революции, она позволила добиться нынешней мощности и энергоэффективности компьютеров. И хотя прогресс в кремниевых микросхемах ещё продолжается, но появляются и более совершенные технологии производства электроники.

4-дюймовая пластина содержит микропроцессоры из углеродных нанотрубок

Одно из самых перспективных направлений — углеродные нанотрубки. Учёные уже собирали из них отдельные транзисторы (первый показали в 1998 году) и убедились, что уникальный материал обеспечивает гораздо более высокую энергоэффективность при таком же быстродействии, что и кремниевые транзисторы.

Но сейчас произошло историческое событие, которое наверняка войдёт в учебники. Группа учёных из Стэнфордского университета собрала первый в истории полноценный процессор целиком из углеродных нанотрубок. Научная работа заслуженно попала на обложку журнала Nature.

Изображение с обложки журнала Nature, снимок процессора на углеродных нанотрубках со сканирующего электронного микроскопа, с обработкой в графическом редакторе

Настоящее фото со сканирующего микроскопа

Логическая схема процессора

Как и первые в истории ламповые ЭВМ, этот процессор обладает совсем слабыми техническими характеристиками и смешной производительностью. Фактически, он выполняет арифметические операции даже медленнее, чем человек. Частота процессора всего 1 кГц (зато он двухпоточный). Но это всё равно принципиально важное концептуальное достижение, которое открывает новую страницу в истории компьютерной техники.

Собранный в Стэнфорде процессор из углеродных нанотрубок состоит всего из 178 транзисторов. Этого достаточно, чтобы выполнять 20 операций из стандартного набора MIPS (см. схему внизу) — по крайней мере, столько уже протестировано на углеродной микросхеме, так что на ней можно запускать довольно сложные программы.

Статья на сайте Nature (платный доступ), зеркало 1, зеркало 2.

Выполнение алгоритма пузырьковой сортировки

Для сравнения, вот как выглядела первая в мире интегральная схема, за которую Джек Килби в 2000 году получил Нобелевскую премию