美國工程師發明了一種新型電腦晶片，以可堆疊的奈米材料取代了傳統晶片中的矽，將景觀從資源密集的單層佈局轉變為更高效的「摩天大樓」方法。
他們的新型多層晶片名為 N3XT，旨在透過將處理器和記憶體晶片像摩天大樓的地板一樣相互堆疊而不是並排放置來打破資料瓶頸。 “當您將更高的速度與更低的能耗結合時，N3XT 系統的性能比傳統方法高出千倍。”一位研究人員說，來自史丹佛大學的 HS Philip Wong。
如果您考慮一下目前的電腦系統，它們的佈置就像一個以單層房屋為主的昏昏欲睡的郊區。處理器和矽記憶體晶片彼此相鄰排列，這意味著單一裝置佔用了大量空間。
這也意味著數位訊號通常必須傳輸相對較長的距離，這不僅浪費處理時間和能量，而且還存在瓶頸的風險，當大量資料試圖通過同一電路傳輸時，就會出現瓶頸。
但是，如果電腦系統可以建造得更像一座城市，充滿超高效的摩天大樓，可以在更小的空間中容納更多的處理器和晶片，並且它們之間的距離更短，結果會怎樣呢？這就是 N3XT（奈米工程計算系統技術）背後的概念，雖然這確實這不是一個新主意，黃和他的團隊已經找到瞭如何讓它真正發揮作用。
過去堆疊電腦晶片的問題一直是矽。它在我們目前的電腦系統中運作良好，但由於在製造過程中必須將其加熱到約 982°C (1,800°F)，因此幾乎不可能堆疊矽晶片而不損壞頂部的晶片。
我們現在擁有的最好的是三維或“堆疊”晶片它們由兩塊單獨製作的矽晶片組成，然後通過數千條電線連接起來。這看起來似乎有很多電線，但相對而言，它根本就不多，這意味著需要大量的能量將資料從一個晶片推送到另一個晶片。
相反，史丹佛大學的研究人員決定通過用碳奈米管電晶體（碳奈米管）。它們不僅比矽晶體管更快，而且由於它們在製造過程中不需要如此高的溫度，因此它們也可以分層在儲存晶片之間而不會造成任何損壞。
該團隊還用所謂的晶片取代了現有的矽晶片電阻式隨機存取記憶體，或 RRAM，它使用微小的電流震動來在 0 和 1 的二進位狀態之間切換儲存單元。數以百萬計的稱為過孔的設備用於連接每個RRAM 和CNT 層，就像微型電子「電梯」一樣，允許數據傳輸比傳統電路小得多的距離，並且熱冷卻層安裝在各層之間，以確保它們產生的熱量不會傳播。
該團隊在 2014 年國際電子裝置會議上以及即將發表的論文中展示了由兩層 RRAM 記憶體和兩層 CNT 製成的四層原型。IEEE電腦雜誌，描述他們如何運行模擬，展示他們更先進的摩天大樓方法如何比傳統電腦系統高效 1,000 倍。
他們現在只需說服業界投資於巨大的基礎設施變革，這是擺脫矽並轉向可能更有效率的系統所必需的，但他們表示回報將是巨大的。當然，需要一個工作原型（而不僅僅是模擬）來真正證明 N3XT 的功能。
「我們擁有大量數據，這些數據與一些社會最緊迫的問題相關，從醫療保健到醫療保健，，但我們缺乏計算能力來揭示並使用這些數據，”團隊成員之一說道，計算機科學家克里斯·雷。 “正如我們在 N3XT 項目中所希望的那樣，我們可能必須提高馬力來解決其中一些緊迫的挑戰。”
