Muropaketti.com

Grafeeni pönkittää tietään piirien raaka-aineeksi

18.8.2011

Pii on ollut piirien valmistuksen raaka-aine jo pitkään, mutta sen fyysiset ominaisuudet ovat tulossa tien päähän. Intel on jo aiemmin maininnut, että piin osalta todellisia ongelmia alkaa syntyä, kun valmistusprosessit kehittyvät seitsemän nanometrin viivaleveyteen. Tällä hetkellä prosessoreita valmistetaan 32 nanometrin viivaleveydellä ja vuodenvaihteessa Intel siirtyy 22 nanometriin.

NextBigFuture-sivustolta löytyy haastattelu Texasin yliopiston professorin Bhagawan Sahun kanssa, joka on kertonut tulevaisuudennäkymiä grafeenista. Grafeenia pidetään yhtenä potentiaalisimmista vaihtoehdoista germaniumin ohell, korvaamaan piin. Alustavat testit ovat osoittaneet siitä valmistettujen yksinkertaisten transistorien kykenevän jopa 155 gigahertsin kellotaajuuteen. Grafeenilla ei ole ongelmia saavuttaa seitsemän nanometrin viivaleveyttä ja se on itse ainoastaan yhden atomin levyinen, mikä mahdollistaisi teoriassa 0,5 nanometrin viivaleveydellä valmistettavat piirit.

Sahun mukaan ensimmäiset prototyyppiasteen grafeenilla valmistettavat piirit olisivat luvassa vuoteen 2015 mennessä ja täyteen vauhtiin päästäisiin vuoteen 2022 mennessä.

Grafeeni on vuonna 2004 löydetty hiilen allotrooppinen muoto, joka koostuu yhdestä kerroksesta toisiinsa sitoutuneita hiiliatomeja. Se on eräiden muiden hiiliallotrooppien perusrakenne ja esimerkiksi grafiitti on monta grafeenikerrosta päällekkäin ja hiilinanoputket rullalle kiertynyttä grafeenia. Grafeeni on tällä hetkellä maailman kestävin tunnettu aine.

NextBigFuture, Will graphene replace silicon in computer chips? An interview with Bhagawan Sahu by Sander Olson

Wikipedia, Grafeeni

Ville Suvanto

 
1.

Grafeenitahnaa modeemiin. :smoke:

2.

Kykenisipä minunkin yksinkertainen Pentium IV 155 gigahertsin kellotaajuuteen, niin sillä voisi vieläpä tehdäkkin jotain.

3.

kelpais mullekkii 180Ghz intel…

4.

^Jahas, niin että IA-64:sen paluu? :D

Kylläpä tuollekin aineelle on varmasti tuhansia sovellutuksia. Sikäli jos tuota saadaan valmistettua tai muuten hankittua vähänkään järkihintaan.

10 vuotta tästä, se ois sitten varmaan joku optinen grafeeniprosessori, joka on tyyliin analoginen, eikä rajoitu 0 ja 1:seen.

5.

Alkaa olla taajuudet ja kokoluokat kohdallaan :D
0,5nm piirit kai kärähtää jo siitä jos kissa kävelee koneen ohi…

Saas nähdä, että ehditäänkö mainittuja tekniikoita nähdä käytännössä, ennen ku maailma menee kriisiin… toivottavasti. Olis jännä nähdä noi vielä. En mä halua salaliittoteoriapropellipääfoliovainoharhahörhöltä kuulostaa mut täytyy tunnustaa, että ei hyvältä näytä.

6.

Itsekin olen jotain lukenut piin korvaajista. Onko grafeenin valmistus halvempaa, kuin piin ja kuinka suuri tämä ero käytönnössä on? Mitäköhän sitten, jos prossut ottavat jonkun 1000% teholisäyksen grafeeniin siirryttäessä. Voi olla, ettei konetta tarvitse päivittää kymmeneen vuoteen, mikä taas ajaisi valmistajat konkurssiin. :P

7.

@6
no sitähän on kuulemma avaruus täynnä et no hätä http://www.talouselama.fi/uutiset/nasa+loysi+maailman+lujinta+materiaalia+myos+avaruudesta/a669555?s=l&wtm=talouselama/-17082011&

… ei ilmeisesti tule loppumaan ihan heti. Hinta voi toki olla silti korkea =D.

8.

@1 ehkä oon vähän väsynyt, mut repesin ihan täysillä :)

9.

@6 Itse materiaalithan (pii ja hiili) eivät maksa juuri mitään, mutta valmistusprosessi on se rajoittava tekijä (paljonko kuluu energiaa yms). Olettaisin että grafeeni olisi tuntuvasti kalliimpaa, ainakin alkuun, sillä tuohan on hiilinanomateriaali, eikä sille ole tehokasta massatuotantoa niinkuin piikiekoille. On kuitenkin aika mahdotonta vielä tässä vaiheessa sanoa kumpi lopulta tulee halvemmaksi.

10.

Lisäyksenä edelliseen vielä että kuluttajahan tietysti maksaa grafeenista enemmän, jos sillä saadaan aikaan nopeampia prosessoreja. Tällaisella monopolimarkkinallahan tuotteen hinta ei millään tapaa riipu tuotantokustannuksista, vaan ainoastaan siitä mitä asiakas on valmis maksamaan.

11.

Grafeenin massatuotossa hyötyisi enimmäkseen kaikki muu paitsi puolijohdeteollisuus. Ei liene vaikea keksiä sovelluksia vahvalle, kevyelle ja halvalle materiaalille normaaleissa kuluttajatuotteissa kun taas puolijohdeteollisuus joutuu vielä työstämään sen piirin sille grafeenitasolle joka oletettavasti on työlästä ja siten kallista.

12.

muistan joskus lukeneeni jostain, että grafeenilla päästäs n. 10nm saakka, ja siitä pienemmällä koolla alkas tulla ongelmia.

13.

Paljonko on piitransistorin teoreettinen maksiminopeus? Piiprosessoreissa ollaan jämähdetty aika hyvin alle 4 GHz nopeuksiin, kelpaisi se näin ensi alkuun joku 10 Ghz hyvin. Sillä saisi taas oikeaa nopeutta eikä mitään rinnakkaislaskentakapasiteettia. Ah niitä gigahertsikilvan aikoja…

14.

@10 Huomautuksena on että kyllä maksaa. Tietysti firmat ottavat katteen hommasta ei siinä olisi järkeä. Prosessorimarkkinoilla on todellista kilpailua joka painaa katteita alaspäin. Lisäksi voisi mainita että grafeeni on vielä maailman kallein aine.

@11 Vaikka povaat muita aloja niin nimenomaan puolijohdeteollisuus olisi ensimmäisiä aloja mihin sitä käytettäisiin johtuen hyvin pienistä määristä. Kuitenkaan grafeenia tullaan tuskin vuosikymmeniin tai satoihin käyttämään juuri missään rakennusmateriaalina, sillä materiaalia ei saada riittävästi. Ensin rakennusmateriaalina se otettaisiin käyttöön sotateollisuudessa, sitten rauhanomaisissa huippuprojekteissa (esim avaruustekniikka) vasta sitten pitkän ajan päästä kalleimmissa high tech tuotteissa siviileille.

15.

http://wenku.baidu.com/view/07ed3209f78a6529647d531d.html <– mites tää 2003 Israelissa julkaistu valolla toimiva 8000GHz prossu… must viä parempi

16.

Grafeenialaa melko paljon tuntevana en jaksa uskoa että grafeenista olisi piin korvaajaksi, ainakaan artikkelissa mainitulla aikaskaalalla. Ongelmia on vielä paljon, suurimpana niistä energia-aukon luominen valenssi- ja johtavuusvyön välille (jotta transistori saadaan kytkettyä tilaan jossa virta ei kulje).

Galliumarsenidi on nähdäkseni paljon lähempänä käytännön sovellutuksia, samoin indiumantimonidi.

17.

Adamantiumista saa nopeimmat prossut. Ja auton tankkiin akumiittia.

18.

@16. No kovastihan lupailevat jotta rahotustakin saadaan. Olemme monia aivan mahtavia tekniikoita nähneet jotka eivät ole koskaan edes toteutuneet. Esteitä on niin rutkasti. Aina se on raha joka ratkaisee ja tällöin suurimpina esteinä on usein valmistuskustannukset. Valmistuksessa pitää myös mahdollistaa tarpeeksi suuri volyymi markkinoille. Toteutuksien pitää olla myös kestävä eikä hapertua muutamassa kuukaudessa ja päästää sahuja ulos.

Itse veikkaisin että ensimmäiset toimivat prototyypit jotka vastaavat nykykoneita saadaan aikaisintaan 2020 ja tämän jälkeen aletaan painia valmistuskustannuksien ja -menetelmien kanssa. Tuotantoon aikaisintaan 2035.

19.

Eikös Nokia ole aika paljon pistänyt jo aikaa/rahaa tämän materiaalin tutkimiseen ja kehityksen tukemiseen? Vai muistanko nyt ihan väärin..

20.

Ei muisti pettänyt: http://aani.nokia.fi/2011/06/14/esittelyssa-grafeeni-tulevaisuuden-supermateriaali/

”Nokian tutkimuskeskus käynnisti puolestaan toukokuussa 2011 grafeeniin liittyvän FET-tutkimushankkeen Budapestissä. Nokia uskoo, että grafeeni on mullistava materiaali. Siksi yhtiö haluaa olla mukana tekemässä grafeenin mahdollisuuksista totta. Nokia ei ole liikkeellä yksin. Hankkeen neuvottelukuntaan kuuluu neljä Nobel-palkittua tieteilijää: Andre Geim, Konstantin Novoselov, Klaus von Klitzing ja Albert Fert.”

21.

Eli tuollaista prossua voi lyödä vasaralla sen hajoamatta, eikö?

22.

”vaihtoehdoista germaniumin ohell,”

Taitaa a puuttua :)

Ihan kivahan se olis toki jos tulis kohtuu hintaisia 100GHz prossuja. Kyllä semmosella vähän aikaa kerkeis ajella kunnes tuntuis hitaalta (ei peli (Crysis) pyöris ku 1340fps)..

23.

Ehkä saadaan kehityshyppäys suoraan vaikka ~5Ghz prossuista 15-20Ghz:iin.
Olisi tuokin ihan kiva. Ei ehtisi samalla lailla pitkästyä koneen ääressä.

24.

@16: Muistaakseni IBM:n pojat sai aikaan jotenkin kikkailemalla jonkinnäkösen energia-gapin, lisäksi ilman sitäkin tuolla on käyttöä analogitekniikoissa - energiagapin puutehan on oikeastaan ongelma vaan digitaalipiireille kaiketi.

Grafeenia voi muuten tehdä siten että piirtää paperille lyijykynällä, nappaa sitä ”lyijyä” teipillä, josta nappaa taas teipillä ja jatkaa niin pitkään että teippiin jää vain yksi molekyylikerros - kaverit voitti nobelin viime vuonna tällä kikalla. :) Eli ei oo kallista - se voi vaan olla haasteellista todistaa että tällä alueella on nyt vain yksi molekyylikerros (on muuten yksinään epästabiili konfiguraatio, eli aina pitää olla jollain alustalla - muuten nyky-ymmärryksen mukaan hajoaa ja siksi noita pidettiinkin pitkään mahdottomina noita 2d-materiaaleja)

Tämä aina vaikutti lupaavimmalta tekniikalta prossuihin mihin oon törmännyt, mutta en tietenkään seuraa alaa:
http://physicsworld.com/cws/article/news/45056

25.

@12
Muistan lukeneeni jostain, että minimi viivaleveys olisi ~7 atomia, tämän alle mennessä tulisi esille kvantimekaaniset ilmiöt, eikä elektroni osaa enää kulkea johdinta pitkin.

Onko Grafeeni enää Grafeeni jos se on yhden atomin levyinen?

26.

@24

Jos transistorin kanavasta tehdään tarpeeksi kapea (~ 2 nm), saadaan aikaan energia-aukko. Tosin noin kapean rakenteen tekeminen on todella vaikeaa. Sitä varten täytyy litografiamenetelmien kehittyä huomattavasti.

Prosessorithan ovat digitaalipiirejä, joten aukko on tärkeä. Nokian kiinnostus puolestaan on analogielektroniikan puolella grafeeniin liittyvissä projekteissa.

27.

Grafeeni kuulostaa hyvältä, kerrassaan upealta. Kuin jokin luonnosta löytyvä ihmeproteiini, joka parantaa syövän.

Mutta ensin siitä tehdään aseita ja tuhomyrkkyjä.

28.

Saa olla melkoinen pässi että odottelee jotain järjetöntä hyppyä tehoissa. Kyllä se asteittain lypsätään!

29.

@28: Tässä puhutaan nyt vähän niinkuin hyppäyksestä miekoista tuliaseisiin. Kyllä jos grafeenia käyttämään aletaan, otetaan siitä kaikki irti, mikä saadaan.

30.

@29: Veikkaan että pcp tarkoitti että kehitys tietotekniikassa kulkee lypsämällä kuten tähänkin asti, eli vaikka käsillä olisi tekniikka tuottaa uudella innovaatiolla vaikkapa 10GHz tehoja, siihen edetään kuluttajamarkkinoilla siten, että ensin tuodaan markkinoille 4GHz prosut, sit 4,33GHz, sit 4,5GHz, 4,66GHz, 4,8GHz… kunnes joskus vuosien päästä ollaan siellä kymmenessä. Se on hyvää bisnestä.

Tämän jutun kommentointi on suljettu.

Takaisin ylös