<10nm tranzistor

První tranzistor s délkou kanálu pod 10 nm není klasická křemíková záležitost, zde již tento materiál naráží na velké problémy a tak v IBM pracují na bázi uhlíkových nanotrubiček. IBM se podařilo překonat teoretická očekávání fyziků ohledně proudu, takže to vypadá, že sub-10nm technologie na uhlíkové bázi přinese reálné ovoce, a to včetně vysoké rychlosti spínání tranzistorů. Od prvního tranzistoru je to ale samozřejmě hodně daleko k finálním čipům o miliónech či miliardách tranzistorů.

Grafenový čip

O grafenových řešeních s jednoduchými čipy, zato extrémně vysokou rychlostí spínání, jsme již v minulosti psali. IBM dotáhla grafenové řešení kompatibilní s CMOS technologií a určené pro bezdrátové komunikace do finále. Její grafenový integrovaný obvod není nějaký plnohodnotný procesor jak vnímáme například x86, jde o relativně jednoduchý frekvenční dělič, který pracuje až do frekvence 5 GHz a podle prvních zjištění je stabilní i za teploty 200 °C.

Jakkoli ještě právě stabilita za široké škály teplot vyžaduje jistá ověřování, výsledky dosažené s touto řekněme "první generací" grafenových čipů jsou velmi slibné. V IBM se při výrobě nesnažili nějak složitě "roubovat" dielektrickou část řídící elektrody na ve své podstatě inertní grafenový povrch, naopak vyvinuli metodu jak zapouzdřit strukturu této elektrody do celku, s nímž na stávajících 200mm waferech dosahují velmi vysoké výtěžnosti.

Racetrack paměť

Koncept a technologii Racetrack pamětí představila IBM v roce 2008. Zjednodušeně řečeně jde o speciální typ pamětí budoucnosti, které v sobě kombinují vysokou rychlost a spolehlivost flash pamětí s nízkými náklady na výrobu, které známe ze světa pevných disků. Jde o jakýsi hybrid mezi elektronickou a magnetickou technologií. Prozatím je v plenkách, ale pokud vývoj této technologie dopadne tak, jak je očekáváno, nabídnou Racetrack paměti datové úložiště s kapacitou odpovídající HDD, ale výkonem SSD. IBM nyní v tomto udělal další krok.

Opět k němu došlo na bázi CMOS výrobní technologie a 200mm waferech. Výzkumníci IBM předvedli testovací řešení demonstrující schopnost zápisu a čtení dat v poli s 256 "racetracky". Více by mělo napovědět schéma, ve své podstatě jsou "racetracky" k povrchu kolmá struktura schopná zaznamenávat data pomocí specifického typu přechodů. Víceméně jde tedy o trojrozměrnou strukturu, která umožňuje přístupové doby k datům v řádu nanosekund. Právě to je obrovský pokrok oproti prvotním testovacím obvodům, u nichž se nedařilo posouvat magnetické domény na "vodičích" dostatečně rychle a přístupová doba tak byla spíše na úrovni HDD.

Není to jen IBM, která na racetrack pracuje ve svých laboratořích. S odhalením výše uvedeného problému přišli vědci z Hamburské univerzity, jejichž výzkum prokázal, že magnetické domény, resp. jejich posuv se "zasekává" na nedokonalostech v krystalické struktuře "racetracků". Je-li struktura dokonalá, lze posouvat domény pomocí pulsů právě v řádu nanosekund, což jen tak mimochodem odpovídá (na aktuální technologii) rychlosti 110 m/s (396 km/h). IBM tedy vyřešila tento problém po výrobní stránce.

Pokud do něčeho vkládáme velké naděje, pokud u nějakých technologií doufáme, že pomohou vyřešit neduhy stávajících a současně přeskočit limity "konvenčních" materiálů jako křemíku, pak je to právě grafen (či jiné formy a způsoby užití uhlíku - nanotrubičky atd.) a racetrack paměti. V obou případech máme hodně daleko k praktickému nasazení ve výrobě CPU, GPU či SSD a nikdo netvrdí, že to nastane velmi brzy, ale je dobře, že výzkum pokračuje slušným tempem kupředu. IBM je tahounem oboru již celá desetiletí a připomeňme, že na praktické aplikaci řady technologií spolupracuje následně i s jinými (např. Toshiba, AMD ad.), takže věříme, že ani u grafenu nás nezklame a za nějakých 5 let se budeme bavit ještě optimističtěji než dnes. Racetrack samozřejmě není jediná technologie, která se snaží o budoucí náhradu za nedokonalé flash paměti, stejně tak o křemíku musíme říci, že ještě neřekl poslední slovo. Jednou ale řekne.