Nanotubi di carbonio per chip 3D con CPU e storage

L’attuale architettura dei computer prevede l’utilizzo di componenti che operano a velocità molto differenti tra loro. Il processore deve quindi attendere i dati che arrivano dalla RAM e soprattutto quelli memorizzati sulle memorie di massa. I ricercatori del MIT e della Stanford University hanno progettato un nuovo chip 3D che elimina questi “colli di bottiglia”, grazie alla combinazione di nanotubi di carbonio e celle di memoria RRAM.

L’enorme quantità di informazioni generata dai sistemi basati sull’intelligenza artificiale o dalle auto a guida autonoma non può essere elaborata dagli attuali processori al massimo della velocità, a causa della lentezza dello storage. È quindi necessario sviluppare una nuova architettura per computer che elimini questi limiti fisici. Invece del silicio, il chip dei ricercatori delle due università statunitensi usa nanotubi di carbonio, fogli di grafene arrotolati in modo da formare nanocilindri, e celle RRAM (Resistive Random Access Memory), un tipo di memoria non volatile che sfrutta la variazione della resistenza di un materiale dielettrico solido. Il chip 3D integra oltre un milione di celle RRAM e due milioni di FET (transistor ad effetto di campo) in nanotubi di carbonio.

LA RRAM e i nanotubi di carbonio sono assemblati verticalmente uno sull’altro, quindi il trasferimento dei dati avviene in maniera istantanea. Una simile architettura tridimensionale non può essere ottenuta con il silicio, in quanto l’elevata temperatura (oltre 1.000 gradi) danneggerebbe il layer sottostante. Il chip 3D, invece, è stato realizzato a temperature inferiori ai 200 gradi, sfruttando design e metodo di fabbricazione usati oggi per i transistor in silicio.

Per dimostrare le potenzialità della tecnologia, il team di ricercatori ha aggiunto un altro strato con un milione di sensori usati per rilevare i gas ambientali. I dati sono stati misurati in parallelo e scritti direttamente nella RRAM ad una velocità elevatissima. Una versione più avanzata del chip verrà prodotta nei prossimi mesi in collaborazione con Analog Devices.