传石墨稀电晶体架构的BYT-ON可能作为一代FPGA的基础

位在波兰Bytom的DigitalCoreDesign是全球知名的设计实验室，该机构日前宣布，已经开发出全球首款采用石墨稀(Graphene)制造的处理器──BYT-ON。

2004年，人们首度发现石墨稀是一种碳同位素异构体(allotropeofcarbon)。石墨稀是由单层碳原子紧密堆积成蜂巢状的平面二维晶格结构，它与许多传统材料截然不同。石墨稀本质上是一种半金属或零间隙的半导体。其E-k关系在接近二维六角形布里元区(Brillouinzone)的六个角附近是低能带线性的，这导致了电子和电洞的有效质量为零。由于这些在低能带的线性扩散效应，接近这六个点的电子与电洞会表现出如同狄拉克方程式(Diracequation)针对自旋1/2粒子所描述的相对论粒子(relativisticparticles)行为。

最终结果便是获得能以相对论速度传输电子讯号的石墨稀导体，以石墨稀为基础的电晶体能够达到比传统矽元件快上许多数量级的开关速度，而且功耗更低。石墨稀一直是科学研究人员梦寐以求的材料，事实上，2010年，曼彻斯特大学(UniversityofManchester)的AndreGeim和KonstantinNovoselov便是以「Forgroundbreakingexperimentsregardingthetwo-dimensionalmaterialgraphene」获得诺贝尔物理奖。

DigitalCoreDesign在其BYT-ON处理器中使用石墨稀，是电子学领域的一大创举。他们并未采用矽架构来建立传统积体电路的方法，而是使用多环芳香族碳氢化合物(polycyclicaromatichydrocarbons)。“我们我们才刚刚在2011年底展开测试，结果远远超出我们的预期，”DigitalCoreDesign发言人TomaszCwienk说。“我们在一款最新的平板电脑中，用新的石墨稀BYT-ON处理器取代了既有处理器。我们已经知道BYT-ON的功耗可以降到最低，但我们很惊讶地发现，这部平板电脑从2012年一月份开机并以各种方式来执行以来，一直到2012年三月底，整整三个月，我们都不必再为电池充电。”

能够获得这种革命性的成果，或许是由于DigitalCoreDesign所设计的专有架构(该公司已经累积了12年之久的开发经验)，这将让石墨稀在电子产业开启全新的应用可能性。这种被应用在BYT-ON处理器中的架构称之为CISKoRISK2ndGeneration──它能以99.13%接近光速的速度来执行所有的操作程序，而且功耗要比等效的传统矽元件减少99.85%。

业界现在也传闻全球前十大的FPGA供应商也开始秘密和DigitalCoreDesign商讨，打算将基于石墨稀电晶体架构的BYT-ON作为其在下一代FPGA的基础。在FPGA中采用这项技术的其中一大优势，是采用石墨稀电晶体建构的记忆体单元（包含可配置单元在内），其速度可较SRAM快上几个数量级，密度也会比DRAM和非挥发快闪记忆体高出几个数量级，但功耗却趋近零。此外，石墨稀电晶体也能免除幅射干扰，这让该技术更加适合航太应用，包括太空探测在内。