به گزارش خبرنگار حوزه فن‌آوری‌های نوین  گروه علمی پزشكی باشگاه خبرنگاران جوان؛ در سیستم‌های کامپیوتری مدرن، آرایش پردازنده‌ها و تراشه‌های حافظه مشابه با ساختمان‌های یک‌طبقه در حومه شهر می‌باشند که در چنین آرایش‌هایی زمان و انرژی زیادی هدر می‌رود. یک طراحی آسمان‌خراش مانند، برپایه استفاده از مواد پیشرفته‌تر از سیلیس، نسل جدید پردازش‌ها را شکل می‌دهد. 

به تازگی یک تیم تحقیقاتی متشکل از چند دانشکده‌ تحت هدایت دو مهندس دانشگاه استنفورد، می‌ترا و ونگ یک معماری انقلابی ویژه برای پردازش اطلاعات معرفی کردند. 

برای چندین دهه مهندسان، سیستم‌های کامپیوتری را بر اساس پردازنده‌ها و تراشه‌های حافظه آرایش یافته مشابه با ساختارهای یک طبقه‌ای حومه شهر طراحی می‌کردند. سیم‌ها مشابه خیابان‌ها این تراشه‌ها را بهم وصل می‌کنند و وظیفه انتقال ترافیک دیجیتالی بین پردازنده‌ها که اطلاعات را پردازش می‌کنند و تراشه‌های حافظه که اطلاعات را ذخیره می‌کنند، را انجام می‌دهند. اما به دلیل اینکه چنین آرایش‌هایی سبب ایجاد ترافیک سنگین در مدارهای الکترونیکی و در نتیجه محاسبات طولانی مدت می‌شوند، زمان و انرژی زیادی اتلاف می‌شود. 

N۳XT از طریق ادغام پردازنده‌ها و حافظه‌ها، مشابه با طبقات یک آسمان‌خراش و اتصال این بخش‌ها از طریق میلیون‌ها «vias» که مشابه با آسانسورهای الکترونیکی کوچک عمل می‌کنند، گلوگاه‌های اطلاعاتی را از بین می‌برد. این سیستم اطلاعات بیشتری را با سرعت بسیار بیشتر و انرژی کمتر در مقایسه با سیستم‌های متداول انتقال می‌دهد. 

می‌ترا می‌گوید: «ما مجموعه‌ای از صاحب‌نظران و فناوری‌‌های پیشرفته را برای تولید یک سامانه که بتواند نیازهای پردازش آینده را فراهم کند، گرد هم آوردیم.» انتقال ابزارهای الکترونیکی از یک معماری تک طبقه‌ای به ساختارهای چندطبقه‌ای مستلزم هزینه‌های گزاف از طرف صنایع می‌باشد. 

ونگ می‌گوید: «هنگامی‌که شما دو خصیصه سرعت بالا‌تر و انرژی کمتر را با هم ترکیب کنید، سبب می‌شود تا سیستم‌های N۳XT در مقایسه با روش‌های متداول، کار را با سرعت هزار برابر بیشتر انجام دهند.» 

برای طراحی چنین سازه‌ای باید بجای استفاده از سیلیس از نانومواد جدید استفاده کرد. محققان قبلاً تلاش‌هایی برای روی‌هم قرار دادن تراشه‌های سیلیسی انجام داده‌اند که البته در این راه موفقیت چندانی نداشته‌اند. ساخت یک تراشه سیلیکونی نیازمند دماهایی نزدیک به ۱۸۰۰ درجه فار‌‌نهایت می‌باشد، از این رو ساخت تراشه سیلیکونی روی یک تراشه دیگر بدون اینکه به لایه اول آسیبی نرسد، بسیار مشکل و چالش برانگیز است. روش امروزی که برای تراشه‌های سه بعدی استفاده می‌شود شامل ساخت دو تراشه سیلیکونی مجزا و در ‌‌نهایت اتصال آن‌ها به یکدیگر با استفاده از هزاران سیم کوچک می‌باشد. اما با این‌حال هنوز هم تراشه‌های سه‌بعدی سیلکونی مستعد ترافیک سنگین اطلاعات می‌باشند و مقدار زیادی انرژی برای انتقال اطلاعات از طریق سیم‌های رابط اتلاف می‌شود. 

تیم تحقیقاتی N۳XT، یک روش کاملاً متمایز را بکار گرفتند: ساخت چندین لایه پردازنده و حافظه و اتصال آن‌ها مستقیماً به پردازنده دیگر از طریق میلیون‌ها آسانسور الکترونیکی که می‌توانند اطلاعات بیشتری را با انرژی کمتر در مقایسه با سیستم‌های متداول انتقال دهند. نکته کلیدی استفاده از مواد غیرسیلیکونی است که در مقایسه با سیلیکون در دماهای بسیار پایین‌تر ساخته می‌شوند، بنابراین پردازند‌ها را می‌توان بر روی حافظه ساخت بدون اینکه لایه جدید، لایه قبلی را تخریب کند. این سیستم‌های جدید برپایه ترانزیستورهای نانولوله‌کربنی (CNTs) می‌باشند. 

ترانزیستورها واحدهای اساسی یک پردازنده می‌باشند (سوییچ‌های روشن-خاموش کوچک که مسئول تولید اطلاعات صفر و یکی می‌باشند). ترانزیستورهای CNTs نسبت به نمونه‌های سیلیکونی سریع‌تر و کارا‌تر می‌باشند. همانگونه که ساختمان‌های آسمان‌‌خراش دارای سیستم‌های تهویه می‌باشند، این تراشه‌ها نیز به گونه‌ای طراحی شده‌اند که دارای چندین لایه سردکننده حرارتی باشند. این لایه‌های خنک کننده باعث می‌شوند تا گرمای ناشی از لایه‌ها بر روی عملکرد سیستم تاثیر منفی نگذارند.