RV16X-Nano: MIT baut RISC-V-Kern aus Kohlenstoff-Nanoröhren

Das Massachusetts Institute of Technology hat einen Prozessorkern mit RISC-V-Technik entwickelt, welcher auf Kohlenstoff-Nanoröhren- statt auf Silizium-Transistoren basiert. Das MIT hebt besonders die Energie-Effizienz hervor.

Artikel veröffentlicht am 10. September 2019, 10:50 Uhr, Marc Sauter

Ein 150-mm-Wafer mit 32 Dies des RV16X-Nano (Bild: MIT)

Er heißt RV16X-Nano und ist der erste RISC-V-basierte CPU-Kern, der mit Transistoren bestehend aus Kohlenstoff-Nanoröhren gefertigt wurde. Der Chip stammt vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den USA, die Forscher haben ihr Werk in der aktuellen Ausgabe der Nature näher erläutert.

Heutige Prozessoren basieren primär auf Silizium, wenngleich einige Schichten auch Kupfer oder Wolfram nutzen. Für den RV16X-Nano hingegen wurden CNFETs verwendet, was für Carbon Nanotubes Field Effect Transistor steht, also Feldeffekttransistoren aus Kohlenstoff-Nanoröhren. Diese gelten als eine mögliche zukünftige Alternative zu Silizium als Material für die Halbleiterherstellung, da sie wenigstens die zehnfache Energieeffizienz erreichen sollen.

Der RV16X-Nano besteht aus fünf Schichten mit 14.702 Kohlenstoff-Nanoröhren und kann mit heutigen Tools gefertigt werden. Intern ist er ein RV32E, also ein 16-Bit-Prozessor, welcher 32-Bit-Instruktionen über 16-Bit-Pfade und mit weniger Registern verarbeitet. Um ihn zu fertigen, hat die Forschergruppe eine Technik entwickelt, die sie als DREAM (Designing Resiliency Against Metallic CNTs) bezeichnen: Statt einer 99,999999-prozentigen Reinheit genügt eine von 99,99, damit die Funktionsweise der Gates nicht gestört wird. Bei der Herstellung von CNFETs entstehen neben den gewünschten halbleitenden immer auch metallisch leitende Röhrchen.

Das MIT erhielt für die Entwicklung des RV16X-Nano unter anderem eine Unterstützung von der Defense Advanced Research Projects Agency (Darpa), der Forschungsagentur des US-Verteidigungsministeriums, und vom Air Force Research Laboratory, einer Forschungeinrichtung der US-amerikanischen Luftwaffe.