Компания-производитель полупроводниковых компонентов NXP, основанная Philips, совместно с корпорацией Siemens создают систему управления поставками фармацевтической продукции от места производства к точкам розничных продаж на базе технологии RFID.
Эта специализированная RFID-система будет обеспечивать высокую точность группового считывания RFID-меток на всем протяжении сети поставок, используя высокочастотную (HF) RFID-технологию NXP ICODE для встраивания в этикетки для фармацевтических продуктов. Система построена в полном соответствии с последней модификацией стандарта HF Gen2, которая в настоящее время находится в процессе финального редактирования в EPCglobal.
Высокие результаты получены благодаря использованию усовершенствованной концепции высокоскоростных антиколлизий и оптимизации всей системы.
Отображение
Исследователи Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) разработали ткань из светочувствительных волокон, образующих сенсор как в обычной фотокамере. Волокна вырабатывают электрический ток при облучении их светом двух различных цветов. Сигнал от каждого волокна усиливается, и после обработки программой можно получить изображение. Это, можно сказать, простейшая камера без оптики. Разработчикам удалось получить изображение смайлика, расположенного рядом с тканью.
Сенсорное волокно миллиметрового диаметра состоит из двух слоев светочувствительных полупроводников с металлическими электродами.
Ясуфуми Фудживара (Yasufumi Fujiwara), преподаватель Университета Осаки, построил прототип красного LED-элемента, использующего полупроводник из нитрида галлия (GaN). Синие и зеленые светодиоды на основе GaN-полупроводников уже запущены в промышленное производство.
Когда красные, синие и зеленые LED-элементы будут выполнены с использованием GaN-полупроводника, появится возможность получать три основных цвета (RGB) на одной и той же подложке, получая в результате LED-дисплей с меньшим размером зерна и более высоким разрешением.
При этом красный светодиод использует нитрид галлия с добавками редкоземельного металла европия в эмиссионном слое. Некоторые исследователи уже добавляли европий к нитриду галлия для получения красного излучения. Но в тех случаях красное излучение достигалось за счет фотовозбуждения, используя метод ионной имплантации для добавления европия.
А исследовательской группе во главе с Фудживарой удалось получить красное излучение инжекцией тока, добавляя европий методом металл-органического осаждения газовой фазы (metal organic chemical vapor deposition, MOCVD). Оптический выход прототипа составляет 1,3 мкВт с управляющим током 20 мА и управляющим напряжением 6 В. Несмотря на то что оптический выход пока невелик, Фудживара полагает, что в будущем удастся улучшить значение выхода путем оптимизации электродной структуры и других элементов.
Энергетика
Электроэнергия, получаемая с помощью современных солнечных батарей, пока стоит дороже традиционной. Исследователи из университета Беркли (Калифорния, США) под руководством профессора электронной инженерии Али Джеви (Ali Javey), создали солнечные батареи из массива вертикальных наностолбиков из сульфида кадмия, вставленных в тонкую пленку из теллурида кадмия, высотой 500 нм, на алюминиевой фольге. Данная технология позволяет использовать менее дорогие и качественные материалы по сравнению с используемыми в традиционной и тонкопленочной технологиях производства солнечных батарей. Инженерам также удалось сделать ее гибкой, поместив в прозрачный полимер, что позволит изготавливать рулоны гибких панелей на тонкой алюминиевой фольге, что также снизит себестоимость производства.
ПО
30 июня 2009 г. корпорация IBM предложила самообучающийся компилятор Milepost GCC с открытым исходным кодом (open source). В ходе внутренних испытаний, проведенных IBM на серверах System p, было достигнуто 18 % улучшение производительности в эталонных тестах для встраиваемых приложений.
Этот компилятор создан в процессе совместной работы IBM и ее бизнес-партнеров из финансируемого Евросоюзом консорциума Milepost (www.milepost.ru). В проекте консорциума принимают участие IBM Haifa Research Lab, Израиль; Университет Эдинбурга (University of Edinburgh), Великобритания; ARC International Ltd., Великобритания; CAPS Enterprise, Франция; и INRIA, Франция.
"Наша технология автоматически обучает тому, как получить максимальную производительность на данной аппаратной платформе (будь то мобильные телефоны, компьютеры или другие системы), чтобы GJ выполнялось на этой платформе быстрее, и система потребляла при этом меньше электроэнергии", - отметила доктор Бильга Мендельсон (Bilha Mendelson), руководитель отдела технологий оптимизации программного кода в IBM Research. - "Мы открыли для среды компилятора доступ к управляющим подсистемам искусственного интеллекта и машинного самообучения для точного автоматического определения, какие процедуры оптимизации должны быть использованы, и когда их применять для повышения производительности".
Как "побочный продукт" технологии Milepost консорциум открыл для сообщества разработчиков Web-сайт по оптимизации программного кода (http://ctuning.org). Программисты могут загружать свой программный код на этот сайт и автоматически получать рекомендации о том, как оптимизировать этот код, чтобы он работал быстрее.
Компьютеры
23 июня 2009 г. в рамках совместной разработки энергоэффективных вычислительных систем Швейцарский федеральный технологический институт в Цюрихе (ETH Zurich) и корпорация IBM создадут суперкомпьютер Aquasar с водяным охлаждением, который будет направлять выделяемое тепло в здания университета. По планам, Aquasar будет введен в эксплуатацию в 2010 г.
Aquasar будет состоять из двух систем BladeCenter в одной стойке и будет обеспечивать пиковую производительность около 10 терафлоп. Каждый из blade-серверов будет снабжен водяными охладителями для каждого процессора, а также системами входных и выходных трубок и соединениями, позволяющими легко подключать и отключать любой blade-сервер.
Системы BladeCenter включают blade-серверы QS22 с процессорами IBM PowerXCell 8i и HS22 с процессорами Intel Nehalem. Будет установлен третий сервер IBM BladeCenter с воздушным охлаждением для проведения сравнительных измерений.
Вода является примерно в 4000 раз более эффективным хладагентом по сравнению с воздухом и обладает значительно более высокой теплопроводностью. Охлаждения на уровне процессора водой с температурой около 60°C будет достаточно для поддержания температуры процессора значительно ниже максимально допустимых 85°C. Такая высокая температура входящей охлаждающей жидкости будет приводить к еще большей температуре на выходе, которая в данном случае будет составлять около 65°C.
Трубки, выходящие из blade-серверов, будут подключены к системе трубок серверной стойки, которая, в свою очередь, будет связана с основной системой движения воды. Для охлаждения суперкомпьютера потребуется около 10 литров воды, а насос будет обеспечивать скорость потока примерно 30 литров в минуту. Вся система охлаждения представляет собой замкнутый контур: охлаждающая вода непрерывно нагревается процессорами, затем охлаждается до требуемой температуры, проходя через пассивный теплообменник, а выделяемое тепло передается в отопительную систему университета. Таким образом исключается потребность в используемых сегодня системах охлаждения, пожирающих огромное количество электроэнергии.
Проект реализуется в рамках программы IBM First-Of-A-Kind (FOAK), направленной на привлечение исследователей и клиентов IBM к изучению и пробному использованию новых технологий, помогающих справляться с реальными проблемами бизнеса. Эта деятельность осуществляется при поддержке специалистов подразделения IBM Switzerland и лаборатории IBM Research and Development Laboratory в Беблингене (Германия). Среди участников также Бруно Мишель (Bruno Michel), руководитель группы Advanced Thermal Packaging лаборатории IBM Zurich Research Laboratory, и доктор наук Димос Пуликакос (Dimos Poulikakos), профессор института ETH Zurich, руководитель Лаборатории термодинамики в новейших технологиях и руководитель по исследованиям в рамках этого междисциплинарного проекта.
Разработка суперкомпьютера с водяным охлаждением является трехлетним совместным исследовательским проектом Direct Re-Use of Waste Heat from Liquid-Cooled Supercomputers: Towards Low Power, High Performance, Zero-Emission Computing and Datacenters ("Прямое использование тепла, выделяемого суперкомпьютерами с водяным охлаждением: создание вычислительных систем и центров обработки данных с низким энергопотреблением, высокой производительностью и нулевыми выбросами в атмосферу углекислого газа"), который финансируется корпорацией IBM, институтом ETH Zurich и центром Swiss Competence Center for Energy and Mobility (CCEM). Часть ресурсов системы будет предоставлена для дальнейших исследований технологий охлаждения и эффективности учеными из институтов ETH Zurich и ETH Lausanne, центра Swiss Competence Center for Energy and Mobility и лаборатории IBM Zurich Research Lab.
Исследовательская группа Йельского университета (США) под руководством профессора Роберта Шелкопфа (Robert Schoelkopf) представила микросхему - процессор, реализующий принципы квантовой логики, но пока в несложных алгоритмах (например, простого поиска). Для работы двухкубитному чипу необходима криогенная установка (поскольку он способен работать только в сверхпроводящем состоянии).
Передача информации между квантовыми состояниями в процессоре осуществляется с помощью так называемой "квантовой шины" - фотонного канала, также разработанного учеными из Йельского университета.
В дальнейшем ученые планируют увеличить продолжительность времени, в котором возможно поддержание строго определенных квантовых состояний кубитов - это позволит перейти к исполнению процессором более сложных алгоритмов.
Рассматривается возможность увеличения "разрядности" процессора - добавление каждого нового кубита ведет к экспоненциальному росту производительности устройства.
Компоненты
Традиционные компьютеры основаны на транзисторах, которые позволяют одному электроду контролировать ток, протекающий через устройство, а при их объединении формировать логические элементы и процессоры. Оптические транзисторы, которые используют один лазерный луч для контроля других, могут стать основой оптических (фотонных) компьютеров, считает Вахид Сандогдар (Vahid Sandoghdar) из Швейцарского федерального технологического института (ШФТИ) в Цюрихе.
Новый компонент достигает того же эффекта, но для лазерных лучей, а не для электрического тока. Зеленый лазерный луч используется для управления энергией оранжевого луча, проходящего через устройство.
Оптические транзисторы ученые из ШФТИ создают, используя суспензию из тетрадекана, углеводородного красителя, в органической жидкости. Затем эту суспензию охлаждают жидким гелием до -272°С, создавая кристаллическую матрицу, в которой на отдельные молекулы можно воздействовать лучом лазера.
Когда тонко настроенный оранжевый лазерный луч наводится на молекулу красителя, он эффективно ею поглощается, оставляя за собой гораздо более слабый сигнал. Но когда молекула также становится целью зеленого лазера, она начинает излучать сама по себе сильный оранжевый свет, повышая мощность оранжевого выходного луча. Этот свет интерферирует с входящим оранжевым лучом и делает его ярче. Однако этот эффект снижается для углеводородной молекулы, поглощающей зеленый свет, но лишь на величину эквивалентной энергии для формирования оранжевого излучения.
Использование зеленого луча для переключения оранжевого выходного пучка со слабого на сильный аналогично принципу действия управляющего электрода транзистора, переключающего ток. И это происходит с одной молекулой, а в будущем в фотонные чипы могут быть упакованы миллиарды подобных частиц.
Американские ученые создали нанопамять, которая может хранить заархивированные данные в течение миллиарда лет. Ее теоретическая емкость составляет триллион бит на квадратный дюйм.
Исследователи американской Национальной лаборатории энергетики Лоренца Беркли (Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory) и Университета Калифорнии (University of California) во главе с физиком Алексом Зеттлом (Alex Zettl) создали прототип запоминающего устройства, способного хранить данные в течение миллиарда лет (The Register).
Устройство разработано на основе частиц железа нановеличины, которые перемещаются вдоль углеродной нанотрубки. За эти свойства оно названо "челночной памятью" (shuttle memory).
Челночная память имеет характеристики, позволяющие архивировать данные с плотностью триллион бит на квадратный дюйм. Поскольку эта система естественно герметична, она обладает превосходными свойствами защиты от любых загрязнений окружающей среды.
Исследователи полагают, что запись данных на устройство и их считывание может осуществляться при помощи обычного напряжения, доступного в производстве цифровой электроники уже сегодня.
Компания DataSlide представила прототип "прямоугольного жесткого диска" (Hard Rectangular Disk, HRD). Его производительность должна составить 160000 IOPS и 500 МБ/с при потребляемой мощности менее 4 Вт. Для сравнения - у современных SSD эти показатели равны 35000 IOPS (в режиме чтения, в режиме записи - 3000 IOPS) и 220 МБ/с соответственно. Объем прототипа равен 36 ГБ, сами разработчики утверждают, что накопители HRD смогут иметь объем от 80 ГБ до 2 ТБ.
Концепция HRD позаимствована у разработки IBM под названием Millipede. В конструкцию накопителя входит пьезоэлектрический привод, приводящий в прецизионное колебательное движение прямоугольную пластину с магнитным носителем, и двухмерные массивы головок для чтения и записи. Контактирующие поверхности покрыты твердой алмазной "смазкой", гарантирующей, по словам компании, многолетнюю работу без износа. До 64 магнитных головок массива могут вести чтение или запись одновременно.
Компания Hitachi разработала метод манипуляции с микрочипами, имеющими размеры 75x75x7,5 микрон, что сопоставимо с крупицей пудры. Новая технология предусматривает использование специальной жидкости с помещенными в нее чипами, откуда они могут быть извлечены по одному с помощью микропипетки. Разработчики позаимствовали эту идею из области биотехнологиии и медицины, где подобным образом обрабатываются единичные клетки биологических тканей.
Гидрофильная природа микросхем была увеличена за счет добавления в раствор поверхностно-активных веществ, препятствующих образованию сгустков или образованию осадка. Кроме того, для улучшения распределения чипов решение предусматривает постоянное принудительное перемешивание жидкости.
Компания Toshiba представила технологию формирования затворов и промежуточного слоя с высокой подвижностью носителей заряда, что позволит в будущем создавать полевые транзисторы MOSFET с уникальными свойствами.
Сегодня, как правило, каналы транзисторов формируются из кремния. Однако при дальнейшей миниатюризации его использование проблематично. В качестве альтернативы кремнию давно рассматривается германий, обладающий большей подвижностью носителей заряда и обеспечивающий достаточный ток при миниатюризации микросхем. Но его применение сопряжено со значительными технологическими трудностями, особенно при проектировании больших интегральных микросхем.
Инженеры Toshiba предложили использовать соединение стронция и германия SrGex как промежуточный слой между каналом транзистора и диэлектриком, и создали технологию формирования слоя SrGex толщиной 0,5 нм, то есть всего несколько атомов.
Технология формирования промежуточного слоя выглядит следующим образом. На германий, разогретый в высоком вакууме, осаждается слой стронция толщиной в 10 атомов, а затем сверху наносится слой диэлектрика (в данном случае это LaAlO3). После этого вся структура отпускается (охлаждается) в нейтральной азотной атмосфере. Образуется промежуточный слой SrGex между диэлектриком и германиевым каналом.
В результате у полевого транзистора вдвое возрастает подвижность носителей заряда по сравнению с кремниевыми аналогами. Становится возможным создавать большие ИС с использованием 16-нм техпроцесса.
Корпорация Toshiba представила прототип 32-Гбит чипа многослойной флэш-памяти типа P-BiCS (Pipe-shaped Bit Cost Scalable). Он состоит из 16 слоев ячеек памяти, изготовленных по 60-нм техпроцессу, который соответствует их матричной технологии производства, и имеет размеры 10,11х15,52 мм с эффективной площадью ячейки на каждый бит 0,00082 мкм2, что меньше, чем у 32-нм флэш-памяти, запускаемой в производство в 2009 году.
P-BiCS является улучшенной версией BiCS, трехмерная многослойная структура модуля флэш-памяти разрабатывалась Toshiba с 2007 года. BiCS использует технологию стеков ячеек памяти в многоуровневой структуре, чередующей укладку управляющего электрода в виде пленки и промежуточного диэлектрика, а в отверстие, проходящее через все эти слои, помещается поликристаллический кремниевый канал. При этом компания изменила форму NAND-цепочек для обеспечения многоуровневого процесса и его контроля на уровне массива. В BiCS ячейки соединены в прямолинейную NAND-цепочку, а для P-BiCS была выбрана U-образная форма.
Ученые IBM, Университетов Регенсбурга (University of Regensburg), Германия, и Утрехта (Utrecht University), Нидерланды, измерили зарядовое состояние отдельных атомов бесконтактным методом с помощью атомно-силового микроскопа. Осуществляя измерения с точностью элементарного заряда (уровня заряда электрона) и с нанометровым (миллимикронным) разрешением по плоскости, ученым удалось добиться возможности отличать электрически нейтральные атомы от положительно или отрицательно заряженных атомов. Это является чрезвычайно важным достижением нанонауки, открывающим новые возможности в исследовании структур наномасштаба и устройств с ограничениями на молекулярном и атомарном уровнях.
Согласно сообщению, опубликованному в номере журнала Science от 12 июня 2009 г., ученые отобразили и идентифицировали отдельные атомы золота и серебра путем измерения сверхмалого различия значений силы, действующей между иглой щупа атомно-силового микроскопа и заряженным (или незаряженным) атомом, находящимся в непосредственной близости от иглы щупа.
Исследователи использовали комбинированный сканирующий туннельный микроскоп (scanning tunneling microscope, STM) и атомно-силовой микроскоп (atomic force microscope, AFM) в вакуумной среде при сверхнизкой температуре (5 градусов по Кельвину).
В описываемом эксперименте AFM-микроскоп использовал датчик силы qPlus, состоящий из иглы щупа, установленной на одном "острие" (конце) вильчатого резонатора камертонного типа; при этом второе острие было закреплено неподвижно. Этот камертонный датчик, который, фактически, представляет собой миниатюрный кварцевый резонатор (подобно эталонному генератору стабильной частоты в обычных наручных часах), приводится в действие механически и колеблется с амплитудой порядка 22 пикометра (или 0,022 нанометра), что приблизительно соответствует 1/10 диаметра атома. По мере приближения иглы щупа микроскопа AFM к образцу, резонансная частота колебаний камертонного датчика меняется в результате действия сил, возникающих между щупом и образцом. Сканируя иглой щупа по поверхности образца и измеряя различия в смещении (уходе) частоты, можно составить точную диаграмму сил, действующих на поверхности образца.
Стабильность условий измерения была важна для улавливания сверхмалых значений силы, вызванной переходами сканирующей иглы от атома с одним зарядовым состоянием к атому с другим зарядовым состоянием. К примеру, различие между значениями силы у электрически нейтрального атома золота и у такого же атома золота, но заряженного дополнительным электроном, составляет, как было установлено, всего лишь 11 пиконьютон (измерено при минимальном расстоянии почти в половину нанометра, на которое игла щупа приближалась к атому в процессе сканирования). Точность измерения в этих экспериментах составляет более 1 пиконьютона, что эквивалентно гравитационной силе (силе притяжения), с которой воздействуют друг на друга два взрослых человека, находясь на расстоянии более полукилометра один от другого. Более того, путем измерения колебаний значения силы при приложении электрического напряжения между иглой щупа и образцом, ученым удалось отличить положительно заряженные отдельные атомы от отрицательно заряженных атомов.
В отличие от микроскопа STM, который может использоваться только с электропроводящими материалами, микроскоп AFM независим от проводимости образцов и может применяться для исследования материалов любых видов, в том числе диэлектриков. В молекулярной электронике, которая специализируется на использовании молекул в качестве "строительных блоков" для вычислительных устройств (как и для "одноэлектронных" устройств), изолирующая подложка необходима для предотвращения утечки электронов. Все это делает бесконтактную атомно-силовую микроскопию предпочтительным методом исследований.
Используя кварцевый резонатор камертонного типа на щупе микроскопа AFM, ученые из Альмаденского исследовательского центра IBM (Almaden Research Center) в 2008 г. впервые измерили силу, необходимую для перемещения одиночного атома по поверхности образца, подготовив, тем самым, почву для нынешнего эксперимента. Годом ранее команда Герхарда Мейера из исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе продемонстрировала вполне работоспособный "одномолекулярный коммутатор" (single-molecule switch), функционирующий без нарушения внешней структуры и формы молекулы. В 2004 году там же удалось осуществить управляемое манипулирование зарядовым состоянием отдельных атомов с использованием микроскопа STM. Подводя напряжение к игле щупа STM в импульсном режиме, ученые смогли зарядить дополнительным электроном отдельный атом на поверхности тонкой диэлектрической пленки. Важно то, что отрицательно заряженный атом оставался стабильным до тех пор, пока через щуп STM не пропускали импульс напряжения с противоположным электрическим смещением. Этим методом и воспользовались ученые в нынешнем эксперименте, чтобы зарядить отдельные атомы.
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
Исследователи Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) разработали ткань из светочувствительных волокон, образующих сенсор как в обычной фотокамере. Волокна вырабатывают электрический ток при облучении их светом двух различных цветов. Сигнал от каждого волокна усиливается, и после обработки программой можно получить изображение. Это, можно сказать, простейшая камера без оптики. Разработчикам удалось получить изображение смайлика, расположенного рядом с тканью.
23 июня 2009 г. в рамках совместной разработки энергоэффективных вычислительных систем Швейцарский федеральный технологический институт в Цюрихе (ETH Zurich) и корпорация IBM создадут суперкомпьютер Aquasar с водяным охлаждением, который будет направлять выделяемое тепло в здания университета. По планам, Aquasar будет введен в эксплуатацию в 2010 г.
Системы BladeCenter включают blade-серверы QS22 с процессорами IBM PowerXCell 8i и HS22 с процессорами Intel Nehalem. Будет установлен третий сервер IBM BladeCenter с воздушным охлаждением для проведения сравнительных измерений.
Исследовательская группа Йельского университета (США) под руководством профессора Роберта Шелкопфа (Robert Schoelkopf) представила микросхему - процессор, реализующий принципы квантовой логики, но пока в несложных алгоритмах (например, простого поиска). Для работы двухкубитному чипу необходима криогенная установка (поскольку он способен работать только в сверхпроводящем состоянии).
Ученые IBM, Университетов Регенсбурга (University of Regensburg), Германия, и Утрехта (Utrecht University), Нидерланды, измерили зарядовое состояние отдельных атомов бесконтактным методом с помощью атомно-силового микроскопа. Осуществляя измерения с точностью элементарного заряда (уровня заряда электрона) и с нанометровым (миллимикронным) разрешением по плоскости, ученым удалось добиться возможности отличать электрически нейтральные атомы от положительно или отрицательно заряженных атомов. Это является чрезвычайно важным достижением нанонауки, открывающим новые возможности в исследовании структур наномасштаба и устройств с ограничениями на молекулярном и атомарном уровнях.