Компьютер-Информ || Архив || Рубрики || Поиск || Подписка || Работа || О "КИ" || Карта
Новые технологии
Элемент кремний, на базе которого построены полупроводниковые приборы, в том числе и интегральные схемы (ИС), способен как интенсивно поглощать свет в оптическом диапазоне, так и (при определенных условиях) свет излучать. Излучение генерируется на переходе между двумя полупроводящими областями с разными типами носителя заряда и используется в светодиодах и светодиодных лазерах. Для того чтобы обеспечить генерацию света в удобном для использования диапазоне или увеличить мощность излучения, ряд исследователей пытается изменить свойства запрещенной зоны (характерной только для полупроводников) и применить квантовые точки - наноразмерные пространственные неоднородности.
Однако компания Applied Plasmonics для генерации света предлагает использовать сфокусированный пучок электронов и массив наноантенн. Это позволит сгенерировать свет произвольной длины волны. Такой источник света, например, можно использовать для передачи частотно-модулированного оптического сигнала.
Свой подход специалисты Applied Plasmonics назвали "распространением плазмонных волн": пучок электронов распространяется вдоль поверхности кремниевого кристалла, ускоряемый создаваемым массивом наноэлектродов полем. Электроды питаются высоким напряжением, кроме того, на поверхности находятся наноантенны со специально подобранными длиной и высотой (но сообщается, что созданы они с помощью стандартных литографических методов). Когда пучок электронов проходит над такой антенной, на ее поверхности создается плазма, способная излучать фотоны.
Пожалуй, наиболее эффектно новую разработку можно сравнить с электронно-лучевой трубкой: роль материала, в котором распространяются электроны, играет кристаллический кремний (причем без каких-либо легирующих добавок), роль системы катод-анод - ускоряющие наноэлектроды, между которыми прикладывается разность потенциалов около 20 кВ. Наноантенны в такой схеме можно сравнить с серией отклоняющих/управляющих электродов.
Придавая различную форму наноантеннам, можно добиться свечения символов (по аналогии с вакуумными символьными дисплеями) или отдельных точек, которые можно использовать для оптической связи двух близлежащих кремниевых чипов. Направляя электронный пучок по одному или другому пути, можно генерировать свет разной длины волны. Также можно добиться излучения света, по спектральным характеристикам идентичного солнечному, а эффективность излучения будет определяться эффективностью взаимодействия электронных пучков с наноантеннами.
Наноантенны создаются на основе единичного металлического слоя (серебра), периодичность определяет длину волны генерируемых фотонов. Высота антенн составляет 100 нм, период - от 155 до 250 нм (могут создаваться литографическими инструментами, предназначенными для 90-нм и 65-нм производства). Длина каждой антенны - от 60 до 180 нм, толщина - 30 нм. Длина массива достигает нескольких микрон, при этом достаточно двух ускоряющих электродов.
Возможно создание нескольких массивов наноантенн, "настроенных" на разные длины волн, на одной подложке. Роль подложки могут выполнять любые кремниевые кристаллы, в том числе КМОП ИС высокой степени интеграции, которым, таким образом, предоставляется дополнительная плоскость для размещения оптических портов ввода/вывода.
Эксперимент Applied Plasmonics был повторен в университете штата Флорида, где подтвердилось излучение света и возможность управления длиной волны.
Компании Philips Research и New Venture Partners учредили компанию Liquavista для коммерческого использования технологии производства экранов на основе так называемого эффекта электросмачивания.
Эффект электросмачивания заключается в изменении свойств поверхности по отношению к воде под действием электрического тока. Каждый пиксель дисплея будет представлять собой крошечную капсулу, содержащую окрашенное масло, воду и слой специального материала, который, в зависимости от поданного напряжения, может менять свойства с гидрофобных на гидрофильные. Таким образом, манипулируя напряжением, можно заставить масло растечься по поверхности водной капли и изменить тем самым цвет пикселя.
Дисплеи на основе эффекта электросмачивания предполагается использовать в различных портативных устройствах, например, сотовых телефонах и МР3-плейерах. По сравнению с традиционными жидкокристаллическими экранами, дисплеи с водно-масляными капсулами будут обладать в несколько раз более высокой яркостью и меньшим энергопотреблением. К тому же для их производства можно применять оборудование, уже установленное на линиях по выпуску ЖК панелей. Liquavista намерена продемонстрировать прототипы дисплеев на базе технологии электросмачивания в июне нынешнего года.
Компания Msystems предложила технологию 4х для повышения производительности и емкости чипов флэш-памяти. Она позволяет записывать и хранить 4 бита информации в одной ячейке.
Повышение плотности размещения данных естественным образом повышает количество ошибок чтения/записи, что определило необходимость в разработке также и нового алгоритма коррекции ошибок. В остальном, 4х-чипы NAND флэш-памяти имеют только достоинства, по сравнению с уже существующими устройствами: более высокая производительность, повышенная плотность записи, потенциально более низкая стоимость производства, пониженное энергопотребление. Разработчики планируют, что технология поступит в массовое производство уже в 2007 году.
Профессор Джонатан Спэньер (Jonathan Spanier) из Университета Дрекселя (Drexel University), штат Пенсильвания (США), совместно со своими коллегами из двух других университетов, для стабилизации ферроэлектриков поместили ферроэлектрические нанотрубки в специальным образом подготовленную водную среду, вследствие чего проводник стал работать как вполне стабильный и управляемый элемент памяти.
Ферроэлектрические материалы - сегнетоэлектрические проводники, изменяют собственный диполь под действием электрического тока, условно говоря, с нуля на единицу, таким образом, становясь элементарной ячейкой памяти. До сих пор именно малая стабильность ферроэлектриков исключала возможность использования их в качестве элементов компьютерной памяти.
Компания Hitachi-Maxell представила технологию хранения данных SVOD (stacked volumetric optical discs). Она представляет собой сверхтонкие двухсторонние оптические диски, объединенные в картриджи по 100 штук. Толщина одного диска составляет 92 мкм при вместимости 9,4 ГБ. Таким образом, объем всего картриджа, состоящего из 100 дисков, достигает 940 ГБ. Габаритные размеры носителя - 6,5х13,3х16,1 см.
Планируется, что первые продукты на базе технологии SVOD поступят в продажу в начале 2007 года. Предполагаемая стоимость картриджа из 100 дисков составит $340. Первые носители SVOD рассчитаны на удовлетворение потребностей промышленного сегмента рынка, но в будущем Hitachi Maxell планирует адаптировать технологию для потребительского сегмента.
Исследователи из Almaden Research Center компании IBM предложили технологию нанесения данных на магнитную ленту, которая позволила разместить 6,67 млрд бит на квадратном дюйме магнитной ленты и 8 ТБ на одной кассете. Этого достаточно для размещения текстовой информации из 8 млн книг на кассете в два раза меньшей размера обычной видеокассеты стандарта VHS.
Ленточные носители до сих пор используются для хранения редко используемых данных, таких как файлы восстановления при сбоях, финансовые записи. Доходы IBM от ленточных носителей в прошлом году выросли на 9 %.
Сотрудники IBM совместно со специалистами компании Fuji Photo Film провели работы по новому составу магнитной ленты, а также улучшили способ считывания и записи данных на ленту. Технологию обещано выпустить на рынок через 5 лет, а чтобы ею воспользоваться, необходимо будет провести модернизацию компьютеров.
Высокая теплопроводность нанотрубок может быть использована при создании новых типов термоинтерфейсов, обеспечивающих более быструю передачу тепла от микросхем к охлаждающему радиатору.
Доктор Тимоти Фишер (Timothy S. Fisher) и его коллеги из университета Purdue (Пердью) покрыли "ковром" из нанотрубок поверхность рассеивающего радиатора, увеличив тем самым скорость передачи тепла между ним и охлаждающей поверхностью, сообщает EurekAlert. Получившийся "ковер" из углеродных нанотрубок имеет сходство с обычной застежкой-липучкой, поэтому исследователи назвали его Thermal Velcro.
Первоначальная цель исследователей состояла в разработке новых типов тепловых интерфейсов, обеспечивающих более быструю передачу тепла от микросхем к охлаждающему радиатору. Сегодня роль теплового интерфейса в компьютерных чипах выполняет специальная термопаста, которая наносится между микропроцессором и кулером. Однако ее теплопроводные характеристики не очень высоки.
"Ковер-застежка из нанотрубок может передавать тепло гораздо быстрее, чем все существующие на сегодняшний момент термопасты", - говорит д-р Фишер. - "Нанотрубки сами по себе характеризуются высокой теплопроводностью, поэтому нет ничего удивительного в том, что материал на их основе тоже может быстро передавать тепло, а именно это и требуется для создания эффективного интерфейса между радиатором и нагретым чипом".
Термоинтерфейс Thermal Velcro не обеспечивает механической адгезии двух поверхностей, но из-за контактирования нанотрубок между собой он является хорошим передатчиком тепла. Дальнейшие исследования показали, что нанотрубки могут провести в несколько раз больше энергии, чем обычные теплопроводные материалы при тех же самых температурах.
Как установили ученые, чипы нагреваются не только изнутри, но и в местах контакта с термопастой, которая не успевает полностью передать тепло радиатору. Так, при использовании традиционных термоинтерфейсов, чип на поверхности дополнительно нагревается на 15 С, а "липучка" из нанотрубок вызывает дополнительный нагрев микропроцессора всего на 5 С. Поскольку в будущем размеры чипов уменьшатся и, соответственно, их нагрев увеличится, то даже несколько градусов будут важны для работоспособности устройства.
По мнению д-ра Фишера, технология термоинтерфейса уже подготовлена к коммерческому распространению, и ряд компаний, участвовавших в исследовании, намерен вскоре показать на основе Thermal Velcro серийную продукцию. В основном это будут военные применения и охлаждение силовой электроники (силовых транзисторов и тиристоров).
Ученые из университета Орегона (University of Oregon), США, предложили использовать интересный физический феномен для создания устройств охлаждения микропроцессоров нового поколения. Известный как эффект Лейденфроста, феномен представляет собой особое поведение жидкости при попадании на горячую поверхность - капля жидкости под действием выделяющихся паров поднимается над плоскостью на 0,1-0,2 мм.
Используя описанный выше эффект, ученые путем создания поверхности специальной формы, которая имеет частые и небольшие пилообразные гребни, заставили капли воды подниматься вверх по наклонной плоскости. Наклон в данном случае составлял 12 градусов. Таким образом, вполне возможно создание систем жидкостного охлаждения, в которых полностью отсутствуют электрические помповые насосы, заставляющие жидкость циркулировать по системе.
Тем не менее, новая технология еще должна быть доработана - для активного выделения паров из капли жидкости необходимо, чтобы температура поверхности была выше температуры кипения, которая в случае воды составляет 100 градусов по шкале Цельсия. Однако подобная температура для современных процессоров абсолютно неприемлема, что делает необходимым использование иного хладагента. Разработчики уверяют, что нашли новые пути развития систем охлаждения, и выпуск полноценных устройств, использующих эффект Лейденфроста, будет налажен в течение ближайших 6 лет.
Сотрудники Стэнфордской лаборатории (Stanford Synchrotron Radiation Laboratory, SSRL) и университета Стэнфорда продемонстрировали материал, электрическая проводимость которого сравнима с аморфным силиконом. Их работа опубликована в Nature Materials.
Суть работы ученых заключается в том, что им удалось не только улучшить проводимость пластика, но и регулировать ее. Достичь такого эффекта удалось благодаря обработке поверхности пластика. На поверхности пластикового полимера они выстроили тонкий слой органических кристаллов. Это и позволило пластику превратиться в более токопроводящий материал.
Ученые из SSRL, университета Стэнфорда и исследовательского центра в Пало Альто охарактеризовали структурные свойства полученного материала как беспрецедентные для свойств полимера.
Полимеры-полупроводники являются более выгодными в использовании при создании электроники. Они дешевле аморфного силикона, быстрее и проще изготавливаются, их можно растворять и наносить на любую поверхность, даже методом струйной печати, получая при этом электронную бумагу (E-Ink).
Ученые из японского Института исследований в области физики и химии (Institute of Physical and Chemical Research) создали полностью прозрачный стеклоподобный материал, содержащий нанокольца, нанесенные на многочисленные миниатюрные призмы, которые образуют упорядоченную решетку. Нанокольца изготовляются из драгоценных металлов - серебра или золота. Подобная структура, которая получила название метаматериала, обеспечивает отрицательный коэффициент преломления, и отражение падающего на поверхность света полностью отсутствует.
Этот материал будет использован для создания оптоволокна, обеспечивая более низкие потери информации; в оптических системах для астрономических наблюдений; фотокамерах для получения научных фотографий в "тяжелых" условиях. Для потребительского рынка стоимость объективов, изготовленных с использованием данной технологии, будет пока слишком высока.
Компания IBM представила новый метод прямой обработки подложек с помощью атомного микроскопа (atomic force microscope, AFM). В данном методе микроскоп используется в качестве устройства, управляющего и контролирующего процесс литографической обработки на молекулярном уровне. Традиционным методом контроля при глубоком ионном внедрении является своеобразное "прощупывание" поверхности, по методу IBM контроль будет осуществляться похожим на струйные принтеры способом.
Одной литографией прикладная сторона разработки IBM не ограничивается. По словам представителя компании, данный метод будет полезен для других наноустройств, начиная от устройств для расшифровки ДНК, заканчивая приборами для обычных тестов крови. Улучшенный контроль и увеличенная скорость обработки позволят ускорить отделение биологических молекул во множестве медицинских задач. Например, IBM измерила скорость электрофореза, которая оказалась в 100 тыс. раз быстрее, чем обеспечиваемая традиционными методами. Порядок цифр измеряется миллисекундами. Если вернуться к полупроводниковой теме, то позиционирование с помощью атомного микроскопа позволит создавать структуры не менее чем в 5 раз меньшие, по сравнению с традиционной литографией.
Атомный микроскоп был изобретен нобелевскими лауреатами Гердом Биннингом (Gerd Binnig) и Хайнрихом Рорером (Heinrich Rohrer), работающими в исследовательской лаборатории г. Цюрих, принадлежащей IBM.
Рубрики || Работа
|| Услуги || Поиск
|| Архив || Дни
рождения
О "КИ" || График
выхода || Карта сайта || Подписка
Рассылка анонсов газеты по электронной почте
Сайт газеты "Компьютер-Информ" является зарегистрированным электронным СМИ.
Свидетельство Эл 77-4461 от 2 апреля 2001 г.
Перепечатка материалов
без письменного согласия редакции запрещена.
При использовании материалов газеты в Интернет гиперссылка обязательна.
Телефон редакции (812) 718-6666, 718-6555.
Адрес: 196084, СПб, ул.Заставская, д.23, БЦ "Авиатор", 3-й этаж, офис 307
e-mail: editor@ci.ru
Для пресс-релизов и новостей news@ci.ru