연구원 그룹은 대부분의 컴퓨터에 사용되는 실리콘 트랜지스터를 크게 능가하는 그래핀 기반 트랜지스터를 개발하기 위해 협력했습니다.

더 작지만 더 강력합니다.

다시 그래핀

발견 그래 핀 2004년에 다른 250차원 물질을 분리하기 위한 연구를 시작했습니다. 그래핀은 독특하고 놀라운 특성을 지닌 놀라운 물질로 밝혀졌습니다. 그 중 하나는 전자 제품에서 가장 일반적으로 사용되는 도체인 구리보다 열을 XNUMX배 더 잘 전도하는 능력입니다. 실온에서 그래핀은 또한 다른 알려진 물질보다 빠른 속도로 실리콘보다 XNUMX배 더 ​​잘 전기를 전도할 수 있습니다.

이러한 특성으로 인해 노스웨스턴 대학교, 댈러스 텍사스 대학교(UT Dallas), 일리노이 대학교 어바나-샴페인 및 센트럴 플로리다 대학교(UCF)의 연구원 팀이 그래핀 기반 트랜지스터 개발을 고려하게 되었습니다. 저널에 발표된 연구에서 자연 통신, 팀은 그래핀 기반 트랜지스터가 오늘날 컴퓨터에 사용되는 실리콘 트랜지스터보다 실제로 더 잘 작동할 수 있음을 발견했습니다.

먼저 간단한 설명: 트랜지스터는 전자 신호와 전력을 통과시키는 켜기 및 끄기 스위치 역할을 하기 때문에 오늘날 컴퓨터 회로의 핵심입니다. 트랜지스터는 함께 배치될 때 논리 게이트를 형성합니다. 마이크로프로세서의 핵심은 입력 및 출력 역할을 하고 0 또는 1(소위 이진 비트)로 작동합니다. 이것이 마이크로프로세서가 논리 및 컴퓨팅 문제를 해결할 수 있도록 하는 것입니다.

공동 저자인 UCF의 Ryan Gelfand 조교수는 "기술을 계속 발전시키려면 기후 과학, 우주 탐사, 월스트리트를 위한 더 크고 더 나은 시뮬레이션을 실행할 수 있는 더 빠른 컴퓨터가 필요합니다"라고 말했습니다. 보도 자료. "여기에 도달하기 위해 우리는 더 이상 실리콘 트랜지스터에 의존할 수 없습니다."

더 나은 논리 게이트

실리콘 트랜지스터를 사용하여 제작된 마이크로프로세서는 3년부터 대부분 4~2005GHz 범위의 처리 속도로 고정되었습니다. 이러한 트랜지스터가 처리할 수 있는 신호 속도와 전력에는 한계가 있습니다. 주로 재료의 저항 때문입니다. 그러나 연구팀은 실리콘 대신 그래핀을 사용하여 이러한 한계를 극복하는 방법을 찾았습니다.

연구진은 먼저 탄소나노튜브(얇게 접힌 그래핀 시트)의 압축을 풀어 그래핀 리본을 만들었다. 그런 다음 그들은 그래핀 리본에 자기장을 가하여 리본을 통해 흐르는 전류의 저항을 제어할 수 있음을 깨달았습니다. 전류를 증가 또는 감소시키기 위해 인접한 나노튜브를 사용함으로써 자기장은 전류의 흐름을 제어할 수 있다.

팀의 그래핀 트랜지스터 기반 논리 회로는 마이크로프로세서의 클록 속도를 천 배 향상시켰으며 실리콘 기반 컴퓨터에 필요한 전력의 XNUMX분의 XNUMX을 필요로 합니다. 또한 이러한 회로는 실리콘 트랜지스터를 사용하는 논리 회로보다 작습니다. 이것은 더 많은 기능을 포함하는 더 작은 전자 장치를 허용할 수 있다고 Gelfand는 설명했습니다. 유사한 연구는 또한 그래핀을 다음과 같이 조사했습니다. 양자 컴퓨터를 위한 잠재적인 커패시터.

모든 탄소 컴퓨팅 시스템은 여전히 ​​드로잉 보드에만 존재한다고 공동 저자는 말합니다. UT 달라스의 Joseph S. Friedman, 그러나 NanoSpinCompute 연구 실험실의 Friedman과 그의 동료들은 현재 프로토타입을 작업 중입니다.

"탄소 재료의 탁월한 재료 특성은 테라헤르츠 작동을 가능하게 하고 최첨단 마이크로프로세서에 비해 전력 지연 제품에서 XNUMX배 정도 감소합니다." 연구원은 썼다. "우리는 이러한 계단식 논리 회로의 제조에 영감을 주어 에너지 효율적인 컴퓨팅의 혁신적인 세대를 자극하기를 희망합니다."

 

출처: 그래핀 컴퓨터는 1000배 더 빠르게 작동하고 훨씬 적은 전력을 사용합니다.

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