Vielleicht haben Sie schon seit einigen Jahren davon gehört Graphen als die fast magische Lösung für die Einschränkungen von PC-Prozessoren heute. Dieses Thema befindet sich seit mehr als einem Jahrzehnt in der Entwicklung, und warum gibt es noch keine Prozessoren aus Graphen ? Im Folgenden werden wir erklären, warum es am Ende keine Graphenprozessoren gibt und sicherlich auch nicht geben wird.
In Bezug auf Graphen in Prozessoren gab es viele Versprechungen. Ohne weiter zu gehen, machte das Katalanische Institut für Nanowissenschaften und Nanotechnologie (ICN2018) 2 eine Entdeckung, mit der es möglich war, Graphen-Transistoren herzustellen, die später in Prozessoren verwendet wurden, und ihre Leistung zu vervielfachen. Die Zeit vergeht jedoch und es gibt keine Neuigkeiten mehr darüber. Was ist los?
Graphenprozessoren, warum sind sie nicht möglich?
Graphen ist nichts anderes als eine sehr dünne Schicht (von der Dicke eines Atoms) aus Kohlenstoff, die vor langer Zeit entdeckt wurde supraleitend Das heißt, es ist in der Lage, Elektrizität durchzulassen, ohne praktisch Widerstand zu leisten, so dass Geschwindigkeit und Effizienz nahezu absolut sind.
Das Problem ist, dass es mit der gegenwärtigen Technologie unmöglich ist, Halbleitertransistoren zu bauen, und dies liegt daran, dass Graphen, da es supraleitend ist, keinen "Aus" -Zustand haben würde. Ein Transistor ist nichts anderes als ein Schalter, der den Durchgang von Elektrizität zulässt oder nicht zulässt und die Einsen und Nullen des Binärsystems darstellt, und dies zu diesem Zeitpunkt Graphen ist nicht in der Lage, Nullen zu erzeugen, die dargestellt werden, wenn kein Strom durchgelassen wird .
Dies ist als "Band Gap" (so etwas wie Band Gap) bekannt und wird im Folgenden ausführlich erläutert.
Band Gap, das Graphenproblem
Die Bandlücke ist eine kleine Lücke zwischen einem Leitungsband und einem Valenzband, die uns sagt, welcher Strompegel tatsächlich zwischen den beiden fließt. Es ist wie bei einem kleinen Portier, der die elektrische Ladung in einem Raum aufrechterhält, bis sie sich „ausschaltet“. Praktisch alle Prozessoren bestehen aus einem halbleitenden Material, was bedeutet, dass es eine moderate Bandlücke aufweist, die es ihm ermöglicht, Elektrizität nicht so leicht zu leiten oder alle elektrischen Ladungen abzulehnen. Dies hat mit der grundlegenden Molekülstruktur zu tun, so dass beim Aufbau des Chips einiges an Chemie erforderlich ist.
Es gibt sehr große Bandlücken in Materialien wie Gummi, die beiden elektrischen Strömen widerstehen, die vor dem Durchgang in Flammen aufgehen (deshalb wird Gummi zum Isolieren der Kabel verwendet). Materialien mit einer sehr geringen Bandlücke werden als Leiter bezeichnet, während solche mit praktisch keiner als Leiter bezeichnet werden Supraleiter wie Graphen .
Heutzutage bestehen die meisten Prozessoren aus Silizium, das als sehr starker und zuverlässiger Halbleiter dient. Denken Sie daran, dass wir Halbleiter benötigen, die ein- und ausgeschaltet werden können, um als „Schalter“ zu fungieren und die Einsen und Nullen des Binärsystems darzustellen. Dafür funktioniert ein Supraleiter nicht. Deshalb gibt es noch keine Prozessoren aus Graphen.
Andere Materialien zur Herstellung von Prozessoren
Eines der Probleme von Silizium ist seine Inflexibilität bei Arbeiten auf sehr feinen Oberflächen. Ein Stück Silizium muss eine haben minimale Dicke funktionell zu sein, und deshalb wird die Möglichkeit untersucht, stattdessen Graphen zu verwenden (da seine Dicke die eines Atoms ist, aber wie wir in diesem Fall erklärt haben, ist es ein Nachteil, supraleitend zu sein). Da Graphen zwar vielversprechend ist, jedoch eine Investition von Zeit und Geld erfordert, die zu groß für die Rentabilität ist, die für die Zukunft erzielt werden würde, begannen die Wissenschaftler damit experimentiere mit anderen Materialien .
Das ist wo TiS3 (Titan Trisulfid ) erschien, ein Material, das nicht nur die Fähigkeit besitzt, auch mit der Dicke eines einzelnen Moleküls zu arbeiten, sondern auch eine Bandlücke aufweist, die der von Silizium ziemlich ähnlich ist.
Dies könnte weitreichende Auswirkungen auf Technologieprodukte haben, die tendenziell immer kleiner werden, um mehr Transistoren auf demselben Raum zu platzieren und Leistung und Effizienz zu vervielfachen. Dies hat einen weiteren zusätzlichen Vorteil: Ein dünneres Material kann die Wärme leichter abführen, was es für den Einsatz in Testgeräten noch vielversprechender macht.
