Co dokáže zmražený čip? Nový rekord v rychlosti křemíku

Další technologický rekord vzal za své. V laboratořích společnosti IBM a Georgia Tech vznikl křemíkový čip, který dokáže pracovat nebývale vysokými frekvencemi. Takové čipy by mohly znamenat revoluci ve světě počítačů.Další technologický rekord vzal za své. V laboratořích společnosti IBM a Georgia Tech vznikl křemíkový čip, který dokáže pracovat nebývale vysokými frekvencemi. Takové čipy by mohly znamenat revoluci ve světě počítačů.

Experimenty, které nyní provádějí společně vědci IBM a institutu Georgia Tech (USA), jsou součástí projektu, který má za úkol zjistit extrémní rychlostní meze nových čipů. Čip, jenž byl při demonstraci použit, patří mezi prototypy tzv. čtvrté generace výrobní technologie SiGe (křemík–germanium). Běžné čipy, které jsou například umístěny v procesorech normálních mobilních telefonů pracují s frekvencí 2 GHz, nový čip však zvládne svou práci s frekvencemi, které jsou vyšší než 500 GHz. Zpracuje tak 500 miliard cyklů za sekundu.

Není to ovšem tak jednoduché. Zmíněný extrémní výkon by jen těžko vznikal za normálních přírodních podmínek, které známe na naší planetě. Za velmi nízkých teplot jsou totiž čipy rychlejší, čip proto musel být zmražen na teplotu, která se velmi blíží absolutní nule (-273,15 °C). V laboratoři tak byla, díky chladícím médiím, jakým může být třeba helium, dosažena teplota -268,33 °C. 

Může to fungovat i za normální teploty?

Na první pohled by se mohlo zdát, že vzhledem k takové nízké teplotě není tento objev možné uplatnit v každodenní praxi. Čipu prostředí, pro které je mráz slabé slovo, dělá dobře, ale člověku by v takových podmínkách byla asi přece jen trochu zima.
Jenže, počítačové simulace ukázaly, že technologie SiGe, na které je nový čip založen, by mohla fungovat i při normální teplotě. Koneckonců, už nyní lze při pokojové teplotě dosáhnout hodnoty 350 GHz. A nejen to, teoreticky lze již dosáhnout i vyšších výkonů, blížících se k magické hranici 1000 GHz.

Jen křemík nestačí

Samotná technologie SiGe není nikterak nová, IBM ji představila už v roce 1989 a o devět let později se SiGe dočkala i masového využití v tranzistorech, potažmo v mikročipech.
V čem vlastně technologie SiGe spočívá? Drtivá většina dnešních čipů obsahuje křemík, to není nic nového. Křemík je sice pro výrobu polovodičových součástek ideální prvek, což technologové dávno vědí, ale zde je ještě přidána další složka, a to germanium. Kombinace křemíku a germania pak způsobuje, že mikročip dokáže pracovat podstatně rychleji a nevyžaduje příliš velký přísun energie. Tím je jeho provoz i úspornější.

Tajemství výroby krystalu

Protože pro výrobu většiny polovodičových součástek je polykrystalický křemík, který obsahuje malé množství nečistot, nepoužitelný, používá se křemík monokrystalický. Obvyklou metodou pro jeho výrobu je řízená krystalizace z taveniny, nazývaná Czochralského proces. Při něm je do křemíkové taveniny vložen zárodečný krystal vysoce čistého křemíku. Ten se přitom otáčí a pulzuje podle předem přesně definovaného programu, přičemž teplota taveniny je také velmi pečlivě monitorována a řízena.
Celý proces probíhá v nádobách z velice čistého křemene v inertní (netečné) atmosféře argonu. Na zárodečném krystalu se pak vylučují další vrstvy mimořádně čistého křemíku. Výsledný produkt, tedy křemíkový ingot, pak může mít až 40 centimetrů v průměru a délku do dvou metrů. Tento ingot je přitom tvořen jediným krystalem.

Vyrobená „tyčka“ se poté po ochlazení řeže na půl milimetru tenké vrstvy, leští se a teprve pak mají výrobny polovodičových součástek svou potřebnou výchozí surovinu. 

Nezvýší se výrobní náklady

Vývojáři z IBM počítají, že superrychlý křemík by mohl být využit i v mnoha dalších oblastech. Své uplatnění bezesporu najde v armádních systémech nebo v systémech pracujících na palubách kosmických lodí. Časem se ho dočkáme třeba i v běžné mobilní komunikaci. Nespornou výhodou, kterou si pochvalují zejména manažeři firem vyrábějících elektroniku, je i to, že výroba takových čipů nezvyšuje současné náklady.
Ani odborná veřejnost neskrývá své nadšení. “Společnosti Georgia Tech a IBM vůbec poprvé v historii ukázaly, že s komerční technologií na bázi křemíku, s použitím velkých plátů a levných výrobních technik kompatibilních s křemíkem, lze dosáhnout rychlosti až půl biliónu cyklů za sekundu,” prohlásil John D. Cressler, profesor na katedře elektrického a počítačového inženýrství amerického institutu Georgia Tech. “Tento výzkum nově definuje hranice toho, čeho jsme schopni dosáhnout se SiGe nanotechnologiemi.”

Absolutní nula

je teplota při níž ustane tepelný pohyb částic čímž prakticky přestává existovat hmota. Nelze ji vlastně nikdy dosáhnout, ovšem řada laboratoří se k ní již velmi přiblížila. Obvykle je měřena ve stupních kelvina. Absolutní nula tak odpovídá 0 K. (– 273,15°C nebo – 459,67 °F).

Křemík

je polokovový prvek, kterého v zemské kůře rozhodně není málo. Tvoří 13% hmoty Země, ostatních kamenných planet a meteoritů. Slouží jako základní materiál pro výrobu polovodičových součástek, ale i jako základní surovina pro výrobu skla a je významnou součástí keramických a stavebních materiálů. Objev křemíku je připisován švédskému chemikovi J.Jacobu Berzeliovi (1824).

Rubriky:  Technologie
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Příští rok půjde do prodeje luxusní elektrický člun

Příští rok půjde do prodeje...

Výrobce lodí, společnost Hinckley představila luxusní člun Dasher,...
Na jižní pól za pomoci obnovitelné energie

Na jižní pól za pomoci...

Obnovitelná energie, toto spojení slyšíme čím dál víc. A aby toho nebylo...
Uber přichází s novou strategií

Uber přichází s novou strategií

Nejen v České republice, zejména v Praze, jsou řidiči Uberu středem zájmu a...
Bloodhound SSC poprvé vyjel

Bloodhound SSC poprvé vyjel

Na konci října se poprvé v rámci veřejného testu představil...
DIDI, čínská verze Uberu

DIDI, čínská verze Uberu

Uber má své dvojče také v Číně. Aplikace se jmenuje Didi Chuxing a má pod...
Proběhl test systému pro sledování asteroidů

Proběhl test systému pro...

V uplynulých týdnech se uskutečnil ostrý test, při kterém se specialisté...
Velká pyramida v Gíze skrývá velký prázdný prostor

Velká pyramida v Gíze skrývá velký...

Pyramidy v Gíze patří k nejnavštěvovanějším místům na světě. I když se je...
Problémy Tesly a odložení výroby Modelu 3

Problémy Tesly a odložení výroby...

Společnost Tesla oznámila doposud nejvyšší čtvrtletní ztrátu v podobě...
Reproduktory v autě nebudou zapotřebí

Reproduktory v autě nebudou...

Společnost Continental, která se zabývá zejména výrobou pneumatik,...
Poputuje 12 vrtulníků UH-1Y Venom do České republiky?

Poputuje 12 vrtulníků UH-1Y Venom...

Ministerstvo zahraničí Spojených států schválilo v pondělí potenciální prodej...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Unikátní žebříček: 15 nejinteligentnějších celebrit!

Unikátní žebříček: 15...

Některé hollywoodské hvězdy plní titulky novin svými skandály, jiné...
Může Česko zasáhnout ničivé zemětřesení?

Může Česko zasáhnout ničivé...

Na přelomu let 1985 a 1986 zasáhl zemětřesný roj Chebsko. Nejsilnější otřes dosáhl...
Vrah Anders Breivik: Jak se mu žije v luxusním vězení?

Vrah Anders Breivik: Jak se mu žije...

Ulicí Grubbegata ve čtvrti Regjeringskvartalet v Oslu otřese exploze. Je 15.25...
Měl být prezident Edvard Beneš unesen?

Měl být prezident Edvard Beneš...

Komunistický převrat v roce 1948 znamenal pro Československo 40 let politického,...
Podzimní a zimní „epidemie“ nemocí je tu! Jak se s ní vypořádat?

Podzimní a zimní „epidemie“ nemocí...

Sychravé podzimní počasí je v plném proudu a nese s sebou nejen stesk po...
Tajemná Zdislava z Lemberka: Léčila pomocí zázračné vody?

Tajemná Zdislava z Lemberka: Léčila...

Kolem dcery šlechtice Přibyslava z Křižanova se shromáždí zástup chudiny. „Paní,...
Pornografie: Motor technologických inovací!

Pornografie: Motor...

Ať se to někomu líbí, či nikoliv, pornografie byla a je jedním z fenoménů,...
Spojené státy americké: Proč se nechtěly plést do válek v Evropě?

Spojené státy americké: Proč se...

USA vůbec nemají chuť se zapojovat do 1. světové války. Prezident Wodrow Wilson...
Robert Downey Jr není jen Iron Man: Slavný herec umí také fantasticky zpívat!

Robert Downey Jr není jen Iron Man:...

Robert Downey Jr (*1965) patří k nejznámějším hercům...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.