تولید اولین تراشه‌ RISC-V ساخته‌شده با نانولوله‌های کربنی

مهندسان یکی از دانشکده‌های MIT و شرکت آنالوگ دیوایس (Analog Devices) یکی از پیچیده‌ترین تراشه‌های دنیای تکنولوژی امروز را ساخته‌اند که در آن ترانزیستورها به‌جای سیلیکون از نانولوله‌های کربنی استفاده شده‌ کرده‌اند. این تراشه با استفاده از تکنولوژی جدیدی ساخته شده‌ است که احتمالاً در آینده‌ی نزدیک به‌صورت تجاری هم به کار می‌رود. این محققان ساختار معماری مجموعه دستورالعمل RISC-V را برای استفاده در تراشه انتخاب کرده‌اند و به نظر می‌رسد دلیل این است که RISC-V متن باز است و در نتیجه مشکلات مربوط به دریافت لایسنس و هزینه‌های مربوطه را ندارد.

پردازنده ی RISC-V ساختار ۳۲ بیتی و آدرس‌دهی حافظه‌ی ۱۶ بیتی دارد. تراشه‌ی مورد ذکر قرار نیست در آینده‌ی نزدیک در مصارف عمومی به کار رود اما می‌توان آن را یک نمونه‌ی مفهومی از چنین تراشه‌هایی در نظر گرفت که در حال حاضر قادر به اجرای ساده‌ترین کدهای کامیپوتری هستند.

یکی از مزایای استفاده از نانولوله‌های کربنی در ترانزیستورها این است که می‌توان آن‌ها را در ساختارهای چندلایه ساخت و در نتیجه محصول نهایی می‌تواند یک تراشه‌ی سه‌بعدی بسیار فشرده باشد. یک مزیت دیگر نانولوله‌های کربنی این است که اجازه می‌دهد با هزینه‌ی بسیار کمتر، تراشه‌های سه‌بعدی ساخته شوند که عملکردی مشابه یا بهتر از تراشه‌های سیلیکونی دارند.

طبق قانون مور که در سال ۱۹۶۵ بیان شد، تعداد ترانزیستورهای روی یک تراشه با مساحت ثابت، هر دو سال یک‌بار دوبرابر خواهد شد. اما به‌مرور زمان، این قانون به حالت اشباع رسید و سرعت آن کمتر شد. در نتیجه با هر به‌روزرسانی در تراشه‌های کامیپوتری که توسط شرکت‌های تولیدکننده‌ی قطعات نیمه‌هادی صورت گرفت و با هر بار فشرده‌ترشدن فناوری‌های ساخت، هزینه‌ی مورد نیاز بیشتر و بیشتر شد. با افزایش هزینه‌ی لازم برای تولید تراشه‌های سیلیکونی، ترانزیستورهای ساخته‌شده از نانولوله‌های کربنی با اینکه در حال حاضر از دنیای واقعی فاصله دارند، به مرور بیشتر مورد اقبال قرار خواهند گرفت.

ماکس شولاکر (Max Shulaker)، استادیار دانشگاه MIT، از ۱۰ سال پیش که دانشجوی دوره‌ی دکتری بود، تحقیق روی این پروژه را آغاز کرد. در سال ۲۰۱۳، گروه تحقیقاتی تحت نظر او توانستند یک پردازنده‌ی یک بیتی با ۱۷۸ ترانزیستور بسازند و حالا این تیم موفق شده است پردازنده‌ی مبتنی بر معماری متن باز RISC-V را با ۱۵۰۰۰ ترانزیستور بسازد که از دستورالعمل‌های ۳۲ بیتی و داده‌های ۱۶ بیتی پشتیبانی می‌کند.