Discussione: ciao a tutti XD...

ciao a tutti...sono nuovo XD

mi sono iscritto perchè mi incuriosisce molto la nanotecnologia (ma non so praticamente niente sull'argomento)

con alcune ricerche sono riuscito a trovare i microscopi che usano i ricercatori per vedere oggetti in quella misura di grandezza (microscopio a forza atomica) che tra laltro può benissimo comprare chiunque...

la cosa che non capisco è come fanno a modificare le strutture atomiche dei materiali a loro piacimento??
quali sono gli "attrezzi" che vengono usati?

ad esempio poco fa ho letto che dei ricercatori sono riusciti a costruire un transistor in scala nanometrica...come diavolo hanno fatto?

(non ho letto tutti i topic aperti in questa sezione, se avete già risposto a queste domande non lapidatemi XD)

p.s.
una mia ipotesi...se si costruissero migliaia di microcip con la nanotecnologia si potrebbe creare un super computer che spreca pochissima energia, che potrebbe avere chiunque in casa, in grado di fare calcoli ad una velocità che un computer normale può solo sognare?
e con il software adatto si potrebbe arrivare a creare l'intelligenza artificiale noo?...o questra è solo fantascienza?

Originariamente inviata da mr.Pink

A) la cosa che non capisco è come fanno a modificare le strutture atomiche dei materiali a loro piacimento??
quali sono gli "attrezzi" che vengono usati?

ad esempio poco fa ho letto che dei ricercatori sono riusciti a costruire un transistor in scala nanometrica...come diavolo hanno fatto?

B) se si costruissero migliaia di microcip con la nanotecnologia si potrebbe creare un super computer che spreca pochissima energia, che potrebbe avere chiunque in casa, in grado di fare calcoli ad una velocità che un computer normale può solo sognare?

A) Si seguono i processi dell'industria elettronica. Schematicamente:
1) crescita del monocristallo;
2) drogaggio tramite crescita epitassiale;
3) ossidazione;
4) deposizione di film sottili dielettrici e metallici;
5) drogaggio per diffusione o impiantazione ionica;
6) annealing (ricottura);
7) litografia;
8) attacco chimico.
Diversi passi possono essere ripetuti, secondo necessità.

Per quanto riguarda la complessità nella costruzione di un transistore integrato, ti faccio l'esempio dei passi di produzione di un nMOSFET:
1) occorre disporre di una fetta lucidata di silicio drogato p e orientato cristallograficamente <100> (per ottenerlo occorre far crescere opportunamente un monocristallo);
2) crescita termica dell'ossido di campo;
3) crescita del nitruro di silicio (SiN);
4) litografia per incidere gli strati 3) e 4);
5) crescita termica dell'ossido di gate;
6) impianto di boro nel canale;
7) deposizione del polisilicio del gate;
8) impianti di source e drain;
9) deposizione di vetro fosforoso;
10) incisione di tale vetro;
11) deposizione delle metallizzazioni.

B) Purtroppo la tua visione è troppo semplificata. L'elettronica odierna (e futura) si scontra con problemi enormi, come:
1) al riscalamento delle dimensioni non corrisponde più un uguale aumento della densità del layout a causa di problemi legati alla litografia e ai vincoli di spaziatura nel layout (infatti a un fattore di scala pari a 0,7 corrisponde un miglioramento della densità di 0,55-0,6);
2) l'estrema complessità dei nuovi microprocessori obbliga a cercare nuove strategie per aumentare la produttività (es. sintesi logica, ottimizzazioni di place&route, sintesi fisica, ...);
3) problemi di dissipazione di potenza termica sempre maggiore da parte dei package;
4) l'aumento delle prestazioni non segue più l'aumento d'area: in una nuova tecnologia, se una nuova microarchitettura occupa il doppio d'area di quella vecchia le prestazioni NON raddoppiano, bensì saranno circa 1,4 volte;
5) occorre ridurre ancora di più i difetti cristallini al fine di non avere una resa pessima;
6) tutti i microprocessori di punta prodotti nel 2010 superano il miliardo di transistori. Ciò comporta un notevole aumento dei problemi di affidabilità e di test dei prodottti prima dell'immissione sul mercato;
7) le correnti di perdita diventano sempre più importanti perché nel dominio nanometrico si fanno decisamente sentire le correnti per effetto tunnel. Esse determinano uno spreco di potenza;
8) problemi legati allo scalamento delle interconnessioni, di diafonia e di rumore.

L'aumento di velocità, è vero, c'è! però a scapito di un aumento della complessità incredibile! Invece, la fame d'energia dei microprocessori è in continuo aumento e il suo controllo è una delle principali sfide dell'elettronica odierna.

Mi sono sempre chiesto quanto inciderebbe ai fini del riscaldamento dei processori adottare una logica di calcolo reversibile e non irreversibile com'è ora. Anni fa Rolf Landauer dimostrò che ogni operazione irreversibile (AND, OR sono operazioni irreversibili) rilascia una quantità di calore per ogni bit "perso" pari a kTln(2), dove k è la costante di Boltzmann, T è la temperatura assoluta del circuito. Ora, è vero che k è piccola, ma i bit sono tanti...

Per chi vuole rifletterci un po': Landauer's principle - Wikipedia, the free encyclopedia