Ny computerchip kan give lynhurtige computere i fremtiden

Amerikanske forskere har bygget en kulstof-mikrochip, der er langt mere effektiv, end de vi har i dag.

Om få år kan mikrochips som denne, hvor silicium er en af hovedingredienserne, være fortid. Nye chips med kulstof-nanorør er nemlig langt mere effektive. (© ColourBox)

Du har måske hørt om “Silicon Valley”. Et område syd for San Francisco, hvor mastodonterne Apple, Facebook og Google hører hjemme.

Området fik i sin tid sit navn, fordi virksomhederne alle er afhængige af grundstoffet silicium. Uden silicium ville vi ikke have de lynhurtige mikrochips, der sidder i alt fra smartphones, biler, tv’er og til bærbare i dag.

Men det kan godt være, at området skal tage navneforandring i fremtiden.

Forskere fra MIT har nemlig bygget en computer ved at bruge kulstof i stedet for silicium.

Det er første gang, man har bygget en avanceret processor ved at bruge såkaldte kulstof-nanorør, og rørene har et kæmpe potentiale for fremtidens elektronikudvikling.

Ifølge Jesper Nygård, der forsker i kulstof-nanorør i elektronik på Københavns Universitet, er de amerikanske forskeres resultater imponerende.

- Det er første gang, at nogen har bygget en computer med så mange transistorer af kulstof-nanorør. Hele 14.000 har de fået proppet ind i chippen, siger han, men fortæller:

- Men når det er sagt, så svarer det til, at de har bygget et gammeldags sort-hvid-fjernsyn. Mere avanceret er chippen altså ikke. De processorer, der sidder i vores laptops i dag, har til sammenligning 10 milliarder transistorer, siger han.

Udviklingen kan ikke fortsætte

Selvom forskerne altså ikke har bygget en mikrochip af kulstof, der kan måle sig med dem af silicium, er resultatet alligevel interessant.

Grænsen for, hvor mange silicium-transistorer vi kan stoppe sammen på en chip, er nemlig ved at være nået, forklarer Jesper Nygård.

- Når man har chips med 50 milliarder transistorer på, så er vi nede i en størrelse, hvor der er få atomer, der adskiller de enkelte transistorer. Og når det bliver så småt, begynder elektronerne at opføre sig anderledes. De kan finde på at hoppe igennem transistorerne, selvom de er lukkede, siger han.

Elektronikbranchen er derfor på udkig efter et nyt materiale at lave transistorer af. Et materiale, der er mere energieffektivt. Og det er her kulstof, kommer ind i billedet.

Ifølge forskerne selv er de her transistorer bygget af kulstof-nanorør nemlig 10 gange mere energieffektive end dem af silicium. Og det er der mange fordele i, forklarer Jesper Nygård.

- Det betyder, at man kan lave chips, der bruger en tiendedel af den energi, som de bruger i dag. Og det betyder, at man kan sætte transistorerne endnu tættere, siger han.

Nanorør blev opdaget ved et tilfælde

Før 1991 var der ingen, der vidste, at der fandtes kulstof-nanonrør.

Det år sad japaneren Sumio Iijima ved sit elektron-mikroskop og studerede kulstof. Ved et tilfælde opdagede han, at det kulstof han havde under mikroskopet bestod af lange cylindre.

Nanorørene, som han døbte dem, blev hurtigt hypet som det helt nye materiale, der skulle løse en lang række problemer. Materialet var nemlig både ekstremt stærkt og var en god strømleder.

Men inden for elektronik-verdenen viste det sig at være svært at arbejde med de små cylindere, og den store revolution kom ikke rigtigt, forklarer Jesper Nygård, der selv arbejdede med nanorørene i 90’erne.

- I 1998 indså man, at kulstof-nanorør også kan fungere som transistor. Vi var med i de første eksperimenter med at bygge en mikrochip af dem.

Børnesygdommene er løst

Tilbage i slutningen af 90’erne lykkedes det Jesper Nygård og hans kolleger at bygge en primitiv chip svarende til at kunne få en lampe til at blinke. Senere lykkedes det at styre flere lamper - som til et diskolys. Men mere opnåede man ikke dengang, fortæller han.

Og det var der en god grund til. Der var nemlig særligt et problem, som gjorde det svært at bygge mikrochips med kulstof-nanorørene.

- Når man producerer de her nanorør, kommer de i to slags. Den ene slags leder strømmen rigtig godt som en ledning, mens den anden fungerer som en halvleder. Det er den sidste slags, man skal bruge til sine transistorer. Men det er rigtig svært at få sorteret rørene, så man er sikker på at have den rigtige type, siger han.

Det problem har de amerikanske forskere dog løst.

- Når du arbejder med kulstof-nanorør, får du dem leveret på flaske. I flasken er de blandet op i en væske, som fordamper på mikrochippen. Og tilbage har du så nanorørene. Amerikanerne er lykkes med at separere nanorørene ud i to væsker - og de skriver, at deres renhed er hele 99,99 procent, siger han.

Kulstof-computere kommer ikke lige foreløbigt

I 2013 lykkedes det amerikanerne at bygge en nanorørs-computer bestående af 178 transistorer. Altså markant flere end den Jesper Nygård og hans kolleger byggede omkring årtusindskiftet.

Og siden har de stille og roligt hævet antallet af transistorer til de 14.000 i dag. Men der er stadig lang vej op til de 50 milliarder, understreger Jesper Nygård.

- Der sker ikke noget de næste få år. Det er som sagt et dårligt sort-hvid fjernsyn, de har bygget. Men jeg er sikker på, at resultatet er noget, man kigger på i branchen. Og det virker da lovende, siger han.

Han tror dog ikke, at vi kan fare ud og købe en kulstof-computer inden for de næste fem år.

- Der er en tendens til, at tingene går lidt langsommere, end man lige tror, fordi man løber ind i småproblemer. De har fjernet nogle af de her børnesygdomme, så jeg kan ikke se noget, der taler imod, at man kan skalere det op og lave endnu større kredsløb. Så det kan da være, at kulstof kommer til at erstatte silicium, siger han og slutter:

- Men jeg vil ikke skrive under på, at det er løsningen om fem år.

Facebook
Twitter