“Hello World！吾乃由碳纳米管(CNTs)制成的RV（读音同阿威）16X-Nano”运行在首颗碳纳米管(CNT)处理器上的程序输出的第一条消息就是如此。由麻省理工学院物理学家打造的Nano比它的前辈面积大了8倍，共包含14702个碳纳米管场效应晶体管(carbon nanotube field-effect transistors ，简写为CNFETs)，它能够在16位数据上运行32位RISC-V指令集。
事实上，尽管各位芯片巨头如今一再强调摩尔定律走到尽头，但不得不承认自它提出以来直到不久前都是完全准确的。原因在于硅的基本特性正开始限制发展，并将大大削弱未来的性能提升。然而，随着50年时间数十亿美元的研发投入，任何关于能够驱动未来计算机的超越硅的技术都被认为是荒谬的。不过Nano可能正是这样一种可能性，凭借其特性，按照普通的硅晶圆一样的设计和制造方法，就能以三分之一的功耗实现三倍于当前的性能。
如同所有的硅基处理器一样，Nano首先是一块由普通芯片制造厂的蚀刻机雕刻完电路图案的150毫米晶圆：它就像微缩的意大利面一样结合在一起浸在碳纳米管的溶液中，蚀刻在半导碳纳米管上面的晶体管逻辑电路重新浮现。然后，它经历了一个叫做“RINSE”（removal of incubated nanotubes through selective exfoliation）选择性剥离孵生碳纳米管的过程，然后涂上一种聚合物浸泡在溶剂中，这样做可以将碳纳米管层缩为一根碳纳米管，然后不断重复。
好了，到了这里是不是很像超大规模集成电路的套路？没错，正如前文所言，生产硅芯片的技术同样适用于碳纳米管芯片，据称采用此方法制作的大规模集成碳纳米电路板将比碳纳米管电路提高250倍以上的效能。
CNT处理器面临的挑战之一便是关于分离N型和P型晶体管的，分别对应半导体电路的“开”状态即二进制中的1位以及“闭”状态即二进制中的0位，开/闭这两种状态的表达控制是二进制计算的根本。为了实现此特性，研究人员引入了“MIXED”（metal interface engineering crossed with electrostatic doping）静电杂合金属接口工程。RINSE过程之后通过MIXED在每个晶体管中加入小的铂或钛元件，然后在晶片上涂上一种氧化物完成封装，以提高性能。至此，Nano就差不多成型了。
碳纳米管意大利面
Nano的卓越之处在于它有能力克服制造碳纳米管的内在缺陷即很小一部分碳纳米管含有高浓度的导电金属杂质，迫使晶体管始终处于开状态或者闭状态，这会产生级联效应，使整个处理器瘫痪。理论上需要纯度为99.999999%的碳纳米管才能杜绝此现象，正是这种非理性的要求让基于碳纳米晶体管的大规模集成电路一直没有面市。然而研究人员发明了“DREAM”（designing resiliency against metallic CNT）对碳纳米管金属特性的弹性设计。
研究人员观察到，尽管一个不纯的CNT可能破坏一个逻辑门，但如果在另一个逻辑门中以某种方式使用，它可能是无害的。他们设计了软件来预测不纯的碳纳米管什么时候会造成最小的损害，他们设计了具有弹性结构的Nano。“‘DREAM（同梦想）’的双关语很有意义，因为它真的是梦想的解决方案，”论文合著者Max Shulaker感概道“这使得我们可以从货架上购买碳纳米管(纯度为99.99%)扔到晶片上，然后正常建立电路，而不需要做任何其他特殊的事情（比如进一步提纯）。”
能够适用于当前的硅基芯片制造和设计技术方案，同时有开源的RISC-V架构可供使用，基于碳纳米晶体管的大规模集成电路说不定真的能为摩尔定律续命也说不定。
（L）
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