HighTech Исследователи из IBM преодолели трудность, стоящую на пути внедрения многообещающей технологии, способной поддержать сумасшедшей темп развития компьютерной индустрии.
Эволюционное развитие компьютеров, начавшееся с первых системных блоков размером с холодильник и дошедшее до смартфонов, умещающихся в кармане, происходит благодаря чипам, становящимся все меньше и работающим все быстрее. Главное условие такой эволюции – миниатюризация, сталкивается с серьезными техническими проблемами, поскольку электронные компоненты постепенно приближаются к размерам атома.
В четверг IBM опубликовали результаты исследования, показавшие, как миниатюризация может продолжить развитие в рамках трехмиллиардного проекта, вложенного в разработку чипов на основе углеродных нанотрубок. Они представляют собой полые цилиндры, стенки которых сделаны из слоя атомов углерода, сплетенных в шестиугольные ячейки и напоминающие сверток проволочной сетки, но только в 10 000 раз тоньше человеческого волоса.
«Этот прорыв показал, что технологии способны развиваться дальше, позволяя чипам становиться еще меньше, и мы уверены, что это произойдет в течение ближайших десяти лет – быстрее, чем это ожидается в промышленности»,- считает Шу-Джен Хан - материаловед компании IBM из исследовательского центра имени Уотсона, расположенного в Йорктаун-Хайтс, Нью-Йорк.
Создание меньших и более быстрых чипов – главный ключ к поддержанию длительной тенденции развития компьютерных технологий под названием закон Мура. Прогресс, каждые два года привносящий в производство компьютерных чипов новые технологии, перенес компьютеры на наши столы, карманы и дошел до того, что теперь компьютер умещается на ладони. Это помогло Google освоить всемирную паутину и позволило Facebook распознавать лица наших друзей на фотографиях. Но тенденция замедляется, и если сейчас она застопорится, у многих революционных компьютерных новшеств будущего не будет шансов на развитие.
«Новая технология IBM, безусловно, является отличной новостью. Они достигли большого прогресса в этой области»,- отметил Аарон Теан – директор программы логических исследований ИМЕК (IMEC) – независимого исследовательского центра нанотехнологий, расположенного в Бельгии. Он также упомянул, что для того, чтобы сделать нанотрубки применимыми на практике, нужно проделать еще много работы.
Опытный аналитик чиповой индустрии из TechKnowledge Strategies Майк Фейбус назвал работу, проделанную IBM, прорывом.
«Это потрясающе. Теперь те, кто считали закон Мура изжившим себя, должны умолкнуть»,- считает Фейбус.
Вся индустрия микропроцессоров сосредоточена на преодолении сегодняшних трудностей; IBM, в свою очередь, сфокусировались на углеродных нанотрубках. Они рассчитывают, что в конечном итоге нанотрубки будут применяться везде, от гигантских суперкомпьютеров до гаджетов, без которых будет трудно представить жизнь обычного человека.
Современные чиповые транзисторы сделаны из кремния. Его преимущество заключается в способности проводить (или не проводить) электричество в зависимости от необходимости. Этим свойством «полупроводника» обладают и углеродные нанотрубки, что позволит им работать в качестве «выключателя», способного обрабатывать данные.
Новшество IBM в том, что они придумали действенный способ подсоединить нанотрубки к остальным микропроцессорам таким образом, что они смогут проводить электричество во «включенном» состоянии. Ранее высокое сопротивление препятствовало потоку электронов, и IBM решили проблему, связав каждую нанотрубку с металлом под названием молибден. Размер этих проводков крайне мал, что является главным фактором в создании микросхем.
Хан уверен, что эта технология может применяться в создании чипов на протяжении трех следующих поколений развития данной индустрии. Более того, их свойства миниатюризации хороши настолько, что их можно применять еще три поколения после, что в какой-то мере является проблемой, поскольку с уменьшением размера компонентов уменьшается и их электрическое сопротивление.
Кроме того, Теан видит и другие препятствия. Хоть IBM и нашли способ снизить сопротивление, исследователям все же предстоит решить другую проблему с электричеством под названием ёмкостное сопротивление, замедляющее поток электронов. Электрическое и ёмкостное сопротивление снижают скорость включения и выключения схем, что прямым образом влияет на их функциональность.
В IBM работа по решению трудностей еще не закончена. Одна из них в том, что углеродные трубки бывают двух видов: полупроводниковые и металлические. Их сложно разделить, а использование металлического вида сразу же губит все транзисторы.
Другая трудность заключается в их производстве. Основная технология создания чипов – это фотолитография, принцип которой заключается в том, что на кремниевые пластины наносится требуемый узор, который особым образом засвечивается, после чего остатки материала удаляются, оставляя на пластине схему чипа.
В случае с углеродными нанотрубками материалы должны наноситься на чип с особой точностью.
«Построение кремниевого чипа можно сравнить с высечением статуи из куска мрамора. А создание углеродной нанотрубки - с высечением статуи из мраморной пыли»,- объяснил Хан.