Zasaďme si celou věc do aktuálního rámce. V tyto časy se všichni výrobci na světě motají kolem zhruba 10 až 20nm výroby čipů, u většiny výrobních procesů jde o typ FinFET, tedy unipolárních FET tranzistorů, jejichž řídící elektroda není planární, ale „postavená na výšku“ - v terminologii Intelu jde o 3D / tri-gate tranzistory, většina hovoří jen o FinFET. Ale vždy jde o křemíkové čipy dnešních klasických výrobních technologií.

Jako Andre Geim a Konstantin Novoselov ukázali již před lety - a následně za to dostali Nobelovu cenu za fyziku - existuje materiál s daleko větším potenciálem, který se výhledově ve výrobě čipů uplatní. V jejich případě je jím grafen - v obecném slova smyslu pak uhlík, přičemž dnes to bude o uhlíkových nanotrubičkách. Díky nim se nejspíš - výhledově - nezastaví výroba čipů na 10 nanometrech, na 7 nm, na 5nm ani na 3 nanometrech.

Fotografie z laboratoří kalifornské univerzity v Berkeley ukazuje profesora (Ali Javey) a jeho studenta (Sujay Desai). Těm se podařilo vyvinout experimentální výrobní technologii s níž vyrobili první tranzistor s velikostí řídící elektrody 1 nanometr. Pro srovnání, tloušťka lidského vlasu je zhruba 50 000 nanometrů. Klíčové ve výrobě bylo použití uhlíkové nanotrubičky a molybdenového disulfidu (který se obvykle používá jako mazivo v automobilech). Ten ve vyrobeném tranzistoru hraje roli nástupce křemíku.

Problém křemíku pod hranicí velikosti řídící elektrody zhruba 5 nanometrů totiž spočívá v tom, že převahu získá kvantově-mechanický jev tunelování, kdy už řídící elektroda gate není dále schopna bránit přechodu elektronů ze source do drain. Průchod elektronů skrze disulfid molybdenu je náročnější a tak je možné jejich tok řídit o pod hranicí 5 nanometrů. Už dnes výzkumníci hovoří o tom, že tranzistor na bázi nanotrubičkové řídící elektrody a molybdenového základu může být škálován až na velikost řídící elektrody ~0,65 nanometrů, tedy 650 pm.

Výroba řídící elektrody se také ukázala býti výzvou. Klasické litografické postupy a klasické materiály jsou nepoužitelné, proto padla volba na uhlíkovou nanotrubičku.

Celý výzkum je aktuálně v rané fázi a nelze říci, kdy by se takto konstruované čipy vůbec mohly objevit. Přechody na menší a menší výrobní technologie se s každou novou generací stále prodlužují a prodražují. Pro představu můžeme říci, že aktuálně se předpokládá nasazení 10nm výroby příští rok, 7nm někdy kolem roku 2019, 5nm zhruba kolem 2021 a dále se uvidí. Ostatně první testovací koncept 1nm tranzistoru na bázi grafenu se datuje už do roku 2008, ale dnešní tranzistor z Berkeley je podstatně dále. Zatím se pohybujeme v evoluci křemíkových technologií, přechod na uhlíkové bude vlastně svého druhu revolucí.