Da qualche anno potresti averne sentito parlare grafene come la soluzione quasi magica ai limiti dei processori per PC oggi. Questo argomento è in fase di sviluppo da oltre un decennio, eppure, perché non ci sono ancora processori realizzati con grafene ? Di seguito spiegheremo perché alla fine non ci sono, né sicuramente ci saranno processori al grafene.
Ci sono state molte promesse sul grafene nei processori; Senza andare oltre, nel 2018 l'Istituto catalano di nanoscienza e nanotecnologia (ICN2) ha fatto una scoperta per mezzo della quale era possibile produrre transistor al grafene - che sarebbero stati successivamente utilizzati nei processori -, moltiplicandone la potenza. Tuttavia, il tempo passa e non ci sono più notizie al riguardo. Che cosa sta succedendo?
Processori al grafene, perché non sono possibili?
Il grafene non è altro che uno strato molto sottile (dello spessore di un atomo) di carbonio, che molto tempo fa è stato scoperto essere superconduttore , cioè, è in grado di far passare l'elettricità senza praticamente resistere, quindi la velocità e l'efficienza sono quasi assolute.
Il problema è che con la tecnologia attuale è impossibile costruire transistor a semiconduttore, e questo perché poiché il grafene è superconduttore, non avrebbe uno stato "off". Un transistor non è altro che un interruttore che consente o non consente il passaggio dell'elettricità, rappresentando quelli e gli zeri del sistema binario, e in questo momento il grafene non è in grado di generare zeri, rappresentato quando non lascia passare la corrente .
Questo è noto come "Band Gap" (qualcosa come il gap di banda), e lo spiegheremo in dettaglio di seguito.
Band Gap, il problema del grafene
Il gap di banda è un piccolo divario tra una banda di conduzione e una banda di valenza che ci dice quale livello di corrente fluirà effettivamente tra i due. È come un piccolo portiere che mantiene la carica elettrica in uno spazio fino a quando non si "spegne". Praticamente tutti i processori sono realizzati in materiale semi-conduttivo, il che significa che ha un gap di banda moderato che gli impedisce di condurre l'elettricità facilmente o di rifiutare tutte le cariche elettriche. Questo ha a che fare con la struttura molecolare di base, quindi c'è un bel po 'di chimica nella costruzione del chip.
Esistono ampi gap di banda in materiali come la gomma che resistono a entrambe le correnti elettriche, che prima di lasciarli passare si gettano in fiamme (ecco perché la gomma viene utilizzata per isolare i cavi). I materiali con un gap di banda molto basso sono noti come conduttori, mentre quelli con praticamente nessuno sono chiamati superconduttori, come il grafene .
Oggi la maggior parte dei processori sono realizzati in silicone, che funge da semiconduttore molto potente e affidabile. Ricorda che abbiamo bisogno di semiconduttori che possono essere accesi e spenti per poter agire come "interruttori" e rappresentare quelli e gli zeri del sistema binario, e per questo un superconduttore non funziona. Questo è il motivo per cui non ci sono ancora processori a base di grafene.
Altri materiali per realizzare processori
Uno dei problemi che il silicio ha è la sua inflessibilità quando si lavora su superfici molto fini. Un pezzo di silicio deve avere a spessore minimo essere funzionale, ed è per questo che si sta esplorando la possibilità di usare il grafene (poiché il suo spessore è quello di un atomo, ma come abbiamo spiegato in questo caso, essere superconduttori è uno svantaggio). Poiché il grafene, sebbene promettente, richiede un investimento di tempo e denaro troppo elevato per la redditività che sarebbe ottenuta per il futuro, gli scienziati hanno iniziato a sperimentare con altri materiali .
Qui è dove TiS3 (Titanio trisolfuro ) è apparso, un materiale che non solo ha la capacità di funzionare anche con lo spessore di una singola molecola, ma ha anche un gap di banda abbastanza simile a quello del silicio.
Le implicazioni di ciò potrebbero essere di vasta portata per i prodotti tecnologici, che tendono ad essere sempre più piccoli con l'obiettivo di mettere più transistor nello stesso spazio, moltiplicando potenza ed efficienza. Questo ha un ulteriore vantaggio: un materiale più sottile ha un tempo più facile per dissipare il calore, rendendolo ancora più promettente per l'uso nei tester.
