为此，麻省理工学院（MIT）和斯坦福大学（Stanford University）的研究职员联合发明了一种新型电脑芯片，据研究职员称，此种构造或可将目前打算机的能量效率和运行速率提高 1000 倍。该成果刊登在 7 月 5 日的《自然》期刊上。
如今的电脑是由多种芯片组合而成的。打算是一种芯片——由中心处理器（CPU）卖力，数据存储又是一种芯片——由内存条（RAM）卖力。而这两者之间的连接却是有限的。随着数据剖析量越来越大，这两者之间数据传输速率已经成为一个“通信瓶颈”。而由于硅芯片体积的限定，不论再怎么变小，这两者都无法共存于同一个芯片上。
而更糟糕的是，当代电脑芯片的根本，即硅晶体管的进化速率早已没有前几十年那么快了。
因此，为了战胜这两个障碍，麻省理工学院和斯坦福大学的研究职员选择了一条截然不同的路。
这种新型芯片利用了多种纳米技能，以及一个全新的打算机构架。首先，该芯片抛弃了传统的硅，选择利用由2D石墨烯卷成圆柱体形成的碳纳米管作为根本单元。此外，该芯片还选择利用了可变电阻式内存（RRAM），一种通过掌握介电质电阻来实现非挥发性存储的内存。
在其设计的原型中，研究职员们将超过100万个RRAM单元以及200万个碳纳米管场效应管领悟在了一起，造成了目前天下上最繁芜的纳米电子系统。
由于芯片中的RRAM和碳纳米管是相互竖着搭建在对方之上的，因此，这款芯片有着一层打算单元，一层存储单元这种“多层夹心饼干式”的3D构造。而由于每层之间都有着密集的线路，这种3D构造可以有效地办理“通信瓶颈”问题。
据本项研究的紧张作者，麻省理工学院微系统技能实验室核心成员之一的 Max Shulaker 先容，这种构造根本无法用现有的硅技能实现。
“如今的电路是 2D 的，由于建造硅晶体管须要超过 1000 度的温度，如果你在一层硅电路上面在建一层电路，这种温度将会破坏下层电路，”Shulaker说道。而由于碳纳米管和 RRAM 可以在 200 度以下的温度进行生产，“这意味着我们可以在不损伤下层电路的条件下建造上层电路。”
那么，这种3D芯片到底有何上风呢？
该研究的作者之一，斯坦福大学电子工程教授H.-S. Philip Wong表示：“这种由碳纳米管做成的逻辑单元比目前用硅做成的逻辑单元要节能十几倍。同样，RRAM比现有的DRAM（动态随机存取存储器）更密、更快、更节能。”
斯坦福大学的打算机科学家Subhasish Mitra说，“这款新的3D打算机框架为我们供应了打算与数据存储单元之间密集又细致的结合，因此，它可以在存储大量数据的同时，在芯片内对这些数据进行处理，从中提取有用的信息”。他认为，这可以将目前打算机的能量效率和运行速率提高1000倍。
为了验证其性能，研究团队制作了一个电子鼻（气体传感器），它可以区分和确定多种常见气味，如柠檬汁、外用酒精、伏特加、红酒和啤酒。
据加州大学伯克利分校的电子工程与打算机科学教授Jan Rabaey表示，3D领悟是可以让摩尔定律持续下去的最有潜力的手段，由于它可以极大的提高每单位体积中计算单元的数量。（Jan Rabaey并没有参与此研究）
“它将从根基引发一个完备不同的崭新角度来思考打算机框架，开启内存和逻辑亲密共存的时期”，Rabaey说道，“这种构造可能尤实在用于基于学习的打算领域，比如类脑系统，以及深神经网络。而此项研究则向那个方向迈出了一大步。”
实际上，研究团队已在碳纳米管打算领域研究多年。而且他们相信，目前进行商业化运用的机遇已经成熟。化学传感就可以作为碳纳米管系统成功运用的一个先例。由于采取此工艺可同时制作多个传感器，纵然一个传感器不事情了，那么冗余的传感器还将连续事情以使得系统不至于失落效。
该研究团队下一个目标便是提高这项技能的那些根本纳米科技，并同时探索一种新的3D打算机框架。而Shulaker则须要与马萨诸塞州的芯片公司AnalogDevices（亚德诺半导体公司）进行互助，开拓该技能的新版本，使它可以在一个芯片上同时进行感测和数据处理的能力。
比如，该芯片可以用于感测患者口气中的各种物质，来诊断疾病的病症。打算机的瓶颈问题是一个很大的问题，但随着机器学习等运用更加广泛，打算机的数据密度也在增加。研究职员认为这种新的构造设计未来有极具希望的运用。
斯坦福大学的打算机科学家Subhasish Mitra表示，从超级打算机得手机，人们都享受这种技能带来的便利。
