I migliori chip per computer di oggi vantano sbalorditivi array di transistor che superano i 2 1/2 miliardi, ma le nuove tecnologie a livello di nanometro mantengono la promessa di aumentare ancora di più quel numero. I nanotransistor possono essere fabbricati da materiali che vanno dal silicio ai nanotubi di carbonio e persino grandi molecole.

Ma come garantite che circuiti elettronici così piccolissimi funzioneranno in modo affidabile?

Wenjing Rao, Università dell'Illinois a Chicago assistente professore di ingegneria elettrica e informatica, esplorerà questa domanda utilizzando un quinquennale, $ 450, 000 premio alla carriera della prima facoltà della National Science Foundation che ha appena vinto.

I chip di oggi sono costruiti sulla base del dispositivo chiamato CMOS - semiconduttore complementare all'ossido di metallo - che può essere fabbricato con un'affidabilità molto elevata. Ma i nanotransistor di domani potrebbero dover essere realizzati utilizzando processi completamente nuovi.

"Se passi a un meccanismo diverso, ci sarà cambiamento, " Disse Rao. "Proprio come se passassi i materiali da costruzione dal mattone al vetro e all'acciaio, ottieni un carattere diverso. Anche se potrei essere in grado di costruire un edificio più alto con materiali più leggeri, potrebbero sorgere nuovi problemi”.

Nanotransistor del futuro, lei disse, possono essere soggetti a vizi e difetti. La ricerca potrebbe persino dimostrare che non vale la pena fabbricarli per un uso convenzionale, come i computer desktop. Ma i sistemi basati sulla nanoelettronica possono rivelarsi utili per domini applicativi completamente nuovi, come sistemi e sensori integrati. Rao esplorerà questo come parte del suo NSF Career Award, insieme ai limiti teorici, capacità e applicazioni dei chip a nanotransistor.

"Se ogni transistor sarà così piccolo, sei soggetto a molti difetti e difetti, " lei disse, "così, come lo affronti? Dobbiamo essere in grado di rilevare i difetti e trovare il modo di tollerarli, magari usando un componente diverso per fare lo stesso calcolo, o - a lungo termine - con l'auto-riparazione".

Rao studierà i possibili modi per testare e diagnosticare al meglio i problemi con i nanotransistor e determinare se e come i sistemi ridondanti possono fungere da salvaguardie contro i guasti.

"Devi avere una soluzione, " ha detto. "Un chip per un sensore, Per esempio, potrebbe essere soggetto a variazioni ambientali quali rumore di fondo, radiazione cosmica e vibrazioni ambientali. Ti aspetteresti anche di vedere molti errori durante i calcoli."

Rao ha affermato che gli ingegneri informatici stanno ponendo molte domande di vasta portata sui nanosistemi elettronici nel tentativo di stabilire regole di progettazione e produzione che garantiscano che i nuovi prodotti che li utilizzano siano affidabili.

"Stiamo davvero cercando di sondare dove è il confine. Cosa si può e non si può fare? Stiamo esaminando cosa possiamo fare da una prospettiva ingegneristica in ciò che è possibile, cosa non è, e ciò che è troppo costoso."

La borsa di studio di Rao sarà anche utilizzata in parte per sostenere gli studenti di dottorato che assistono nella sua ricerca, e per sviluppare nuovi corsi sull'argomento sia a livello universitario che universitario.