Информация и связь → Разрабатывается ли замена интегральных схем?

Когда в 1948 году появились транзисторы, они потребляли меньше мощности, чем непрочные греющиеся электронно-вакуумные лампы, уменьшали габариты электронной аппаратуры и выделяли меньше теплоты. Эти достижения сделали вычислительные машины более экономичными и доступными, а портативные радиоприемники — практичными. Однако твердые компоненты труднее соединять, а ручная сборка была и дорогой, и подверженной ошибкам.
В начале 1960-х годов микросхемы на кремниевых кристаллах позволили производителям размещать элементы с повышенным быстродействием, большей мощностью и увеличенной памятью в меньших объемах и при меньшей потребляемой мощности, а соответственно и с меньшим выделением тепла. Хотя в течение почти всех 1970-х годов изготовители могли каждый год практически удваивать компоненты на чипе без увеличения его размеров, ограничения размеров самого чипа становились все ощутимее. Несмотря на то, что компоненты чипа продолжают уменьшаться, невозможно сохранять те же темпы миниатюризации.

Исследователи изучают различные материалы для изготовления микрочипов — интегральных схем. Арсенид галлия сложнее обрабатывать, но он имеет потенциал для огромного повышения быстродействия. Органические полимеры потенциально дешевле в производстве и могут быть использованы в жидкокристаллических и других плоскопанельных конструкциях дисплеев, электронные схемы которых должны распределяться на больших площадях. К сожалению, полимерная органика не обладает такой же проводимостью, что и кремний. Некоторые исследователи работают над гибридными ИС, которые могли бы объединить преимущества органических полимеров и кремния. Ученые также вышли на начальную стадию разработки оптических интегральных схем, которые использовали бы свет, а не электричество. Такие оптические чипы грелись бы очень мало или не грелись бы вообще, быстрее коммутировались бы и были бы нечувствительны к электронным помехам/шумам.

Что такое интегральная схема, или кремниевый чип?
Интегральная схема, большая интегральная схема, сверхбольшая интегральная схема, или кремниевый чип (он может называться кремниевым кристаллом, силиконовым чипом) представляет собой кусочек почти чистого кремния обычно размером и толщиной примерно в полмиллиметра. Он содержит тысячи, десятки тысяч и даже сотни тысяч микроэлектронных компонентов, в основном транзисторов, уложенных под поверхностью соединяющимися определенным образом слоями. Эти компоненты могут осуществлять функции управления, а также операции логики и запоминания. На поверхности интегральной схемы (ИС) находится решетка из тонких металлических полосок — эти проводники используются для соединения с другими элементами компьютера. Кремниевый чип был изобретен двумя исследователями независимо друг от друга: в 1958 году Джеком Килби из компании «Texas Instruments» и Робертом Нойсом (р. 1927) из компании «Fairchild Semiconductor» в 1959 году.

Хотя чипы, или интегральные схемы, имеют основополагающее значение для современных компьютеров, они широко применяются и во множестве других приборов от калькуляторов и микроволновых печей до автомобильного диагностического оборудования и видеомагнитофонов.

В настоящее время разрабатываются и новые подходы к компьютерным технологиям, таким как спинотроника и наноэлектроника (нанофотоника); в 1993 году удалось создать молекулярный модуль электронной памяти, размер которого измеряется микронами и где компоненты модуля расположены случайным образом.

Что такое углеродная нанотрубка?
Углеродные нанотрубки (или нанотрубы) представляют собой конструкции микроскопических цилиндров, которые ученые могут получать при создании электрической дуги между двумя углеродными электродами. Атомы углерода выстраиваются в решетчатую структуру, которая образует миниатюрную трубу длиной несколько нанометров (один нанометр равен одной миллиардной метра). Ученые могут заставить их работать как проводник. Преимущество таких структур в том, что они в сотни раз меньше транзисторов, которые используются в сегодняшних компьютерных микросхемах. Углеродные нанотрубки могут в конечном итоге заменить стандартные кремниевые интегральные микросхемы компьютеров, улучшив их работу и уменьшив размеры.

Комментарии: