Onderzoekers in de laboratoria van HP werken aan een opvolger voor de transistor. Dat universeel gebruikte chipcomponent loopt op tegen de fysieke grenzen van de gebruikte materialen.
|
De latch bestaat uit enkele draden op nanometerschaal. Centraal staat een lijn die dient als signaallijn met daar overheen twee controlelijnen. Die zijn op de verbindingspunten gekoppeld middels elektrisch schakelbare kruisingen op moleculaire schaal. Door signalen van verschillend voltage te sturen in combinatie met tegengestelde lading van de schakelingen, zijn computerinstructies als NOT, AND en OR uit te voeren. Daarnaast kan de crossbar latch gekoppeld worden in een reeks logic gates, wat complexere instructies mogelijk maakt.
Dit basiselement is ontwikkeld door HP-onderzoekers Stan Williams, Phil Kuekes en Duncan Stewart van de Quantum Science Research-groep. Zij hebben hun vinding uiteengezet in een technisch artikel dat is gepubliceerd in het gerenommeerde Journal of Applied Physics. Daarin zetten zij uiteen hoe de potentiële transistoropvolger functioneert en hoe zij de technologie ervan hebben verfijnd.
Duizend keer krachtiger
HP claimt dat hiermee nu bewezen is dat de opvolger serieus genomen moet worden. Bovendien zijn er volgens de computerleverancier computers mee mogelijk die minstens duizend keer krachtiger zijn dan huidige computers op transistorbasis. Het bedrijf hoopt hiermee ook het vastlopen van de Wet van Moore te omzeilen. Gordon Moore, medeoprichter van Intel, stelde dat het aantal transistoren op een chip elke achttien maanden verdubbelde.
Dit wordt in de volksmond steevast vertaald als een verdubbeling van de rekenkracht van processoren. De laatste tijd is het tempo van achttien maanden met enige moeite volgehouden. Wetenschappers voorzien voor de komende jaren echter onoverkomelijke obstakels, namelijk de fysieke grenzen van de gebruikte materialen (silicium), die nu op molecuul- en atoomniveau worden gemanipuleerd.
Ontbrekende element
“De crossbar-latch vormt een sleutelelement dat nodig is voor het ontwikkelen van een computer met nano-apparatuur. Die componenten zijn relatief goedkoop en eenvoudig te bouwen”, zegt senior-onderzoeker Williams. Het productieproces voor het lijnengrid met molecuulschakelingen is vergelijkbaar met het afdrukken van documenten op een inkjetprinter. Hedendaagse transistoren worden in meerdere lagen geëtst middels een complex en duur chemisch proces.
Wetenschapper Kuekes heeft in juli 2003 al een patent toegekend gekregen op de crossbar latch. Collega-onderzoeker Stewart heeft het leeuwendeel van het testwerk verricht, dat bewijst dat deze vinding daadwerkelijk werkt. De HP-wetenschappers hadden eerder al functioneel geheugen op nanometerschaal ontwikkeld. “De crossbar latch is het ontbrekende element om meerdere dataverwerkingsstappen te kunnen uitvoeren”, verklaart Stewart.
Lange termijn
Kuekes nuanceert de termijn voor toepasbaarheid: “Transistoren zullen de komende jaren nog in gebruik blijven om conventionele siliciumcircuits te vormen, maar de crossbar latch kan ze vervangen. Net zoals de transistor de vacuümbuis heeft vervangen en de vacuümbuis ooit de elektromagnetische schakeling.”
HP mikt erop de crossbar latch tegen 2011 of 2012 te gebruiken in chips voor commercieel gebruik, die tegen die tijd op 32 nanometer zitten. Huidige chips zitten op 90 nanometer en bedrijven als Intel, IBM en AMD werken al aan de volgende stap: 65 nanometer. HP wil zijn technologie ook in licentie leveren aan andere chipontwikkelaars en -producenten.< BR>
Quantum Science Research:
http://www.hpl.hp.com/research/qsr/
Journal of Applied Physics:
jap.aip.org/
