Terahertztransistorer – kanske

Grafenet lovar transistorer för väldigt höga frekvenser, men bara om man kan övervinna problemet med de parasitiska komponenterna och degraderingen av grafenskiktet under tillverkningsprocessen. Det finns en potential för detta, men det kommer att krävas mycket mera forskning. Grafenprocessorer och grafenminne ligger för närvarande långt bortom forskningens horisont.

För att istället avsluta på ett realistiskt plan, så tycks det som att Systems on a Chip (SoC) är framtiden. Grafenkomponenter inbyggda i SoC anslutna till Sakernas Internet kan bli en storsäljare. Små, billiga enheter, sensorer, radiosändare och nätverksenheter som kan samverka i intelligenta byggnader, sjukvård och försvar, bara strömförsörjningen kan lösas. Superkondensatorer lovar gott på det området.

Professor Östling tipsar om en hel massa lovande applikationer, men för närvarande behövs mycket mera forskning för att få dem så färdiga att de kan säljas till konsumenter. Det finns mycket mer att läsa om grafens olika former i artikeln Graphene-based materials for supercapacitor electrodes – A review.

Reflektion

Det ser för närvarande inte så ljust ut för terahertztransistorn. Den som i sitt stilla sinne sätter en förhoppning till att transistorer ska nå frekvenser i terahertzområdet och därmed antar att man skulle kunna bygga processorer som arbetar med klockfrekvenser tusen gånger högre än dagens, lurar sig själv.

Det går inte bara veva upp klockfrekvensen, så som processorer är konstruerade idag. En terahertz har en våglängd på 3 millimeter, vilket skulle betyda att våglängden är kortare än kiselbiten som processorn är uppbyggd på. Lägger man på en signal i ena änden av kretsen, har den motsatt polaritet i andra änden.

Vad som kommer som en etta ur ett register, kommer fortfarande att vara en nolla i andra änden av ledningen. När signaler flyter omkring kors och tvärs på kislet är en etta inte en etta överallt utan kommer att bestå av vågfronter som flyter fram och tillbaka och blandas.

Dagens processorarkitektur måste förändras i grunden för att man ska kunna öka klockfrekvensen på en enstaka processor tusen gånger. Eller snarare, få upp kapaciteten tusen gånger. Då är det sannolikt enklare att använda den arkitektur som redan finns och redan går tusen gånger fortare än en typisk bordsdator; parallellbearbetning.

Denna lösning går ut på att tusen processorer kan jobba samtidigt på samma problem. Det ger å andra sidan en del samordningsproblem, som programmerarna måste lösa. Nya metoder framkommer hela tiden. Forskarna jobbar stenhårt på det, vid exempelvis KTH:s parallelldatorcentrum. Att lösa samordningsproblemen är vägen framåt mot terascale- och exascale-maskiner.

Men sånt kan man väl inte ha hemma? Jodå, det går bevisligen bra om man är tillräckligt nördig och entusiastisk.