Il grafene non può ancora sostituire il silicio

In occasione di un'intervista rilasciata alla rivista britannica Custom PC e ripresa dal sito Bit Tech, IBM ha rivelato che il grafene non è attualmente utilizzabile per rimpiazzare completamente il silicio all'interno di una CPU, dal momento che i transistor in grafene non possono, allo stato attuale della ricerca, essere completamente "spenti".

Il grafene, lo ricordiamo, è uno dei materiali attorno al quale vi sono le più fervide attività di ricerca grazie ad una serie di proprietà che lo rendono particolarmente adatto per la realizzazione di dispositivi elettronici. Il grafene è un materiale bidimensionale costituito da un reticolo esagonale di atomi di carbonio, e dello spessore di appena un atomo. Grazie alla sua elevata mobilità elettronica, il grafene consente, almeno in potenza, di poter raggiungere frequenze operative considerevolmente superiori rispetto a quanto possibile con il silicio.

Nel corso dell'anno passato la stessa IBM ha dato dimostrazione di un transistor in grafene capace di operare alla frequenza di 100GHz, dichiarando che la tecnologia potrebbe essere utilizzata per produrre processori per computer nel futuro prossimo. Questa dimostrazione, suffragata inoltre dalla realizzazione di un transistor in grafene con frequenza di cut-off di 300GHz da parte dell' University of California Los Angeles ha spinto molti a credere che in un futuro non troppo lontano il silicio avrebbe ceduto il posto al grafene nella produzione delle normali CPU.

Yu-Ming Lin, ricercatore per IBM Research, spiega che sussiste un'importante differenza tra il transistor in grafene realizzato da IBM lo scorso anno ed i normali transistor che si trovano all'interno di una CPU: il grafene, a differenza del silicio, non ha bandgap ovvero quell'intervallo energetico compreso tra la banda di valenza e la banda di conduzione che è interdetto agli elettroni. Questa caratteristica non permette ad un transistor in grafene di essere "spento" e di conseguenza i transistor in grafene sono caratterizzati da un basso rapporto on/off.

Lin afferma comunque che il grafene può essere utilizzato come materiale complementare al silicio, andando a comporre un circuito ibrido che possa arricchire le funzionalità dei chip per computer. Nell'elettronica esistono, infatti, strutture che non dipendono da rapporti on/off elevati, come ad esempio i circuiti RF.

A supportare la posizione di Lin è Mike Mayberry, responsabile della ricerca componenti per Intel: "Il gafene è ancora in una profonda fase di ricerca, ma i ricercatori hanno già previsto una serie di interessanti proprietà: ora sta agli sperimentali riuscire a confermarle". Mayberry ha inoltre sottolineato che le industrie tecnologiche hanno ormai una elevata esperienza nella gestione del silicio e che non vi sono ragioni - almeno per ora - di spostarsi verso un altro materiale per la costruzione dei substrati delle CPU.

Almeno sulla carta il grafene potrebbe avere interessanti vantaggi rispetto al silicio, ma almeno fino a che la ricerca non riuscirà a fornire risposte più convincenti difficilmente potrà rimpiazzarlo nella produzione delle CPU.