Wetenschappers van de Harvard Universiteit en MITRE Corporation hebben deze week ‘s werelds eerste programmeerbare nanoprocessor gedemonstreerd. Dat meldt dat laatste bedrijf in een persbericht. Eenmaal geprogrammeerd is die processor in staat een aantal wiskundige en logische functies uitvoeren.

Stap richting volledige nanocomputer

De programmeerbare processor is volgens de ontwikkelaars een doorbraak op het gebied van nanotechnologie. Zij stellen dat het een belangrijke en concrete stap vooruit is richting het maken van werkende computers die samengesteld kunnen worden met behulp van onderdelen die op nanoschaal gemaakt zijn.

“Deze nieuwe nanoprocessor is een belangrijke mijlpaal in de richting van het realiseren van de visie van een volledige nanocomputer. Die visie werd vijftig jaar geleden al voor het eerst uitgesproken door de natuurkundige Richard Feynman”, zo stelt James Ellenbogen, leidinggevend wetenschapper bij MITRE.

De nanoprocessors zijn gebouwd met nanoschakelingen die gemaakt zijn van germaniumsilicium. De nanoprocessor in zijn geheel zou slechts een diameter van 30 nanometer hebben. Een nanometer is één miljardste van een meter. Dat komt dus neer op 0,000003 centimeter.

Eenvoudiger productie

Door ontwikkelingen in het ontwerp en de synthese van nanodraden, de bouwstenen van deze schakelingen, is de productie eenvoudiger geworden. Het is nu mogelijk om de onderdelen opnieuw te produceren op een grootte en met een complexiteit die voorheen nog onmogelijk was.

Dat zou met name komen doordat de ontwerpers van de nanoprocessor een top-down design hebben ingeruild voor een bottom-up ontwerp. In het eerste geval begint het ontwerp met het vaststellen van algemene principes en eindigen de ontwerpers met details van het product. Bij bottom-up design is dat precies andersom. De meeste commerciële chipfabrikanten gebruiken een top-down ontwerp voor hun processors.

Moeite met complexe systemen

Volgens onderzoeker Charles M. Lieber kan het model dat de wetenschappers voor deze processor hebben gemaakt de geïntegreerde systemen van de toekomst opleveren. Bovendien is het mogelijk om de schaal van de architectuur te vergroten. Het is dan mogelijk om grotere en daardoor meer functionele nanoprocessors te produceren.

Wetenschappers werken al zo’n 15 jaar met technieken als nanodraden, koolstof nanobuizen en andere nanostructuren. Al die tijd hebben zij moeite gehad met het ontwikkelen van iets dat complexer is dan een rudimentaire schakeling. Volgens Lieber is die beperking nu overwonnen en is het mogelijk om nanotechnologie in toekomstige elektronica te gebruiken.

Een ander belangrijk aspect van deze nieuwe technologie is dat de nanoprocessor zeer weinig energie gebruikt, zelfs in verhouding tot de grootte van de chip. Dat komt doordat de switches in de nanodraden non-volatile zijn. Dat betekent dat er geen stroom nodig is om opgeslagen items te behouden.