Il grafene non può ancora sostituire il silicio

Il grafene non può ancora sostituire il silicio

I transistor in grafene non possono essere spenti completamente: per questo motivo non è possibile, almeno per ora, realizzare CPU senza l'impiego del silicio

di Andrea Bai pubblicata il , alle 17:14 nel canale Periferiche
 

In occasione di un'intervista rilasciata alla rivista britannica Custom PC e ripresa dal sito Bit Tech, IBM ha rivelato che il grafene non è attualmente utilizzabile per rimpiazzare completamente il silicio all'interno di una CPU, dal momento che i transistor in grafene non possono, allo stato attuale della ricerca, essere completamente "spenti".

Il grafene, lo ricordiamo, è uno dei materiali attorno al quale vi sono le più fervide attività di ricerca grazie ad una serie di proprietà che lo rendono particolarmente adatto per la realizzazione di dispositivi elettronici. Il grafene è un materiale bidimensionale costituito da un reticolo esagonale di atomi di carbonio, e dello spessore di appena un atomo. Grazie alla sua elevata mobilità elettronica, il grafene consente, almeno in potenza, di poter raggiungere frequenze operative considerevolmente superiori rispetto a quanto possibile con il silicio.

Nel corso dell'anno passato la stessa IBM ha dato dimostrazione di un transistor in grafene capace di operare alla frequenza di 100GHz, dichiarando che la tecnologia potrebbe essere utilizzata per produrre processori per computer nel futuro prossimo. Questa dimostrazione, suffragata inoltre dalla realizzazione di un transistor in grafene con frequenza di cut-off di 300GHz da parte dell' University of California Los Angeles ha spinto molti a credere che in un futuro non troppo lontano il silicio avrebbe ceduto il posto al grafene nella produzione delle normali CPU.

Yu-Ming Lin, ricercatore per IBM Research, spiega che sussiste un'importante differenza tra il transistor in grafene realizzato da IBM lo scorso anno ed i normali transistor che si trovano all'interno di una CPU: il grafene, a differenza del silicio, non ha bandgap ovvero quell'intervallo energetico compreso tra la banda di valenza e la banda di conduzione che è interdetto agli elettroni. Questa caratteristica non permette ad un transistor in grafene di essere "spento" e di conseguenza i transistor in grafene sono caratterizzati da un basso rapporto on/off.

Lin afferma comunque che il grafene può essere utilizzato come materiale complementare al silicio, andando a comporre un circuito ibrido che possa arricchire le funzionalità dei chip per computer. Nell'elettronica esistono, infatti, strutture che non dipendono da rapporti on/off elevati, come ad esempio i circuiti RF.

A supportare la posizione di Lin è Mike Mayberry, responsabile della ricerca componenti per Intel: "Il gafene è ancora in una profonda fase di ricerca, ma i ricercatori hanno già previsto una serie di interessanti proprietà: ora sta agli sperimentali riuscire a confermarle". Mayberry ha inoltre sottolineato che le industrie tecnologiche hanno ormai una elevata esperienza nella gestione del silicio e che non vi sono ragioni - almeno per ora - di spostarsi verso un altro materiale per la costruzione dei substrati delle CPU.

Almeno sulla carta il grafene potrebbe avere interessanti vantaggi rispetto al silicio, ma almeno fino a che la ricerca non riuscirà a fornire risposte più convincenti difficilmente potrà rimpiazzarlo nella produzione delle CPU.

13 Commenti
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iLeW25 Gennaio 2011, 17:27 #1
Grande, speriamo trovino la più adatta soluzione al più presto!
Freaxxx25 Gennaio 2011, 17:40 #2
e il transistor che hanno presentato a 300Ghz? non ho capito, prima fanno 2 sample e poi dicono che un transistor non si può fare?
Buby8425 Gennaio 2011, 18:02 #3
speriamo che si inventino qualcosa , sarebbe belllo vedere i porcessori a 100ghz
sbudellaman25 Gennaio 2011, 18:09 #4
Originariamente inviato da: Freaxxx
e il transistor che hanno presentato a 300Ghz? non ho capito, prima fanno 2 sample e poi dicono che un transistor non si può fare?


Il problema non è che col grafene non si possono fare transistor in generale, ma che non possono essere fatti transistor che nello specifico siano anche in grado di essere "spenti" completamente, un aspetto che nelle cpu odierne è essenziale.

Riassumendo quei transistor a 100-300 ghz in grafene sono stati realmente realizzati, ma non sono ancora adatti per una cpu.

Detto questo, prevedo una nuova, mitica corsa al ghz (o al teraherz ? ) quando si passerà al grafene... fantastico !
Progeny25 Gennaio 2011, 18:18 #5
esatto con i transistor ci fai tante cose... se le usi per fare operazioni logiche e quindi se ce li vuoi mettere nella CPU, è necessario poterli spegnere ed accendere... oddio non solo per op. logiche ora che ci penso anche per un semplice latch!
rb120525 Gennaio 2011, 18:48 #6
Oddio "spegnere" mi sembra una parola fuorviante: non può essere messo in interdizione completa, quindi in pratica il rapporto delle correnti degli stati 1/0 "classici" non può essere prossimo ad infinito come con i transistor al silicio ma sarà finito. Il problema principale creso si manifesti quando il transistor deve funzionare da interruttore "di potenza".
Alekz25 Gennaio 2011, 18:50 #7
non esiste solo l'elettronica digitale...
Freaxxx25 Gennaio 2011, 18:52 #8
Originariamente inviato da: sbudellaman
Il problema non è che col grafene non si possono fare transistor in generale, ma che non possono essere fatti transistor che nello specifico siano anche in grado di essere "spenti" completamente, un aspetto che nelle cpu odierne è essenziale.

Riassumendo quei transistor a 100-300 ghz in grafene sono stati realmente realizzati, ma non sono ancora adatti per una cpu.

Detto questo, prevedo una nuova, mitica corsa al ghz (o al teraherz ? ) quando si passerà al grafene... fantastico !


ok ma in elettronica conta la logica: cosa vieta di intendere come livello 0 5V ( per dire ) e come 1 10V? I materiali piezoelettrici usati in un circuito?
sbudellaman25 Gennaio 2011, 18:59 #9
Originariamente inviato da: Freaxxx
ok ma in elettronica conta la logica: cosa vieta di intendere come livello 0 5V ( per dire ) e come 1 10V? I materiali piezoelettrici usati in un circuito?


lo spiega parzialmente l'articolo :
...non permette ad un transistor in grafene di essere "spento" e di conseguenza i transistor in grafene sono caratterizzati da un [U]basso rapporto on/off[/U]

dunque evidentemente il "delta di potenziale" fra on e off è troppo basso affinchè possa essere usato efficacemente nelle cpu. Spiegarne il motivo immagino significherebbe entrare in dettagli tecnici abbastanza complessi.
Già immagino di aver usato termini talmente profani da meritare una serie di frustate, quindi direi che è meglio per me evitare di approfondire...in ogni caso credo che complessivamente il discorso renda alla fine bene l'idea
Ale8825 Gennaio 2011, 19:25 #10
Gli esperimenti già condotti suppongo che utilizzassero il transistor al grafene come amplificatore, insomma in una zona di funzionamento di "sempre conduzione".

Originariamente inviato da: Freaxxx
ok ma in elettronica conta la logica: cosa vieta di intendere come livello 0 5V ( per dire ) e come 1 10V? I materiali piezoelettrici usati in un circuito?

Immagino che 10V non possano venire utilizzati; pensa alla tensione a cui le CPU attuali lavorano, si parla di circa 1V. Se poi consideri rumori vari, l'intervallo come lo intendi te diventa veramente piccolo!

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