Компании Applied Nanotech Inc. и Optomec разрабатывают наночернила для аэрозольной печати электронных схем с помощью принтера по технологии M3D (Maskless Mesoscale Material Deposition).
Компьютер-Информ || Архив || Рубрики || Поиск || Подписка || Работа || О "КИ" || Карта
Новые технологии
Компании Applied Nanotech Inc. и Optomec разрабатывают наночернила для аэрозольной печати электронных схем с помощью принтера по технологии M3D (Maskless Mesoscale Material Deposition).
Струйный принтер Optomec наносит металлические, полупроводниковые и изолирующие чернила на любую подложку. Таким образом он может воспроизвести электрическую схему даже на недорогой гибкой полимерной пленке. Эта технология сейчас находит применение в солнечных панелях, соединительных платах и метках радиочастотной идентификации.
Большая часть струйной печати выполняется чернилами на основе серебра, которые стоят дороже медных наночернил. Обычные медные чернила состоят из частиц размером более 250 нм и требуют отжига при температуре 218°С. Applied Nanotech заявляет, что в их чернилах частицы имеют размер от 10 до 20 нм, а температура отжига может быть ниже 100°С.
Для использования новых наночернил потребовалась оптимизация системы дюз. При этом Optomec поработала над направлением потоков, сдвигая головку, для фокусирования их в виртуальном сопле размером 10 мкм. Смещение головки на 5 мм от подложки позволило формировать трехмерную поверхность электрических схем. Applied Nanotech уже работает над наночернилами на основе других материалов, включая углеродные нанотрубки.
Компании IBM, AMD, Freescale, STMicroelectronics, Toshiba и Колледж научных и прикладных исследований в области нанотехнологий (College of Nanoscale Science and Engineering (CNSE) при университете штата Нью-Йорк в Олбани совместно создали работоспособную ячейку статической памяти с произвольным доступом (SRAM). Память была изготовлена в исследовательском комплексе IBM в г. Олбани (штат Нью-Йорк, США) из 300-мм подложек по технологической норме 22 нм.
Изготовление памяти типа SRAM является шагом, предшествующим созданию более сложных приборов, таких, как микропроцессоры. 22-нм ячейка SRAM построена по стандартной схеме с шестью транзисторами. Площадь ячейки - 0,1 мкм2.
Традиционно повышение плотности чипа SRAM достигается посредством уменьшения размеров его основного компоновочного блока (т. н. ячейки). В данном случае была оптимизирована конструкция и схемотехника ячейки SRAM для повышения ее стабильности, а также разработаны несколько технологических процессов для производства новых ячеек SRAM. Для снижения размеров шаблона и повышения плотности печати применялась иммерсионная литография с высоким значением показателя NA.
Ключевые особенности новой ячейки SRAM: структуры типа band edge high-K metal gate stack (на основе диэлектриков с высоким значением k и металлических затворов), транзисторы с длиной затвора менее 25 нм, тонкие разделители, новые имплантирующие примеси и методики активации, сверхтонкий силицид и дамаскированные медные контакты.
В передовом серийном производстве сейчас применяются нормы 45 нм. Следующим шагом должно стать освоение норм 32 нм.
Группа исследователей из Калифорнийского университета в Беркли сообщила о том, что им удалось найти способ "сжать" свет в более значительной степени, чем удавалось до сих пор, с тем, чтобы обеспечить его прохождение через световоды, имеющие размеры меньше длины волны. По мнению авторов изобретения, открытые ими возможности дают дорогу новым технологиям оптических коммуникаций, миниатюрных лазеров и оптических компьютеров.
Явление распространения света в поверхностях материалов получило название плазмоники (plasmonics). В плазмониках свет "связывается" с электронами, и за счет этого распространяется по поверхности металла. Правда, при этом свет затухает слишком быстро, что препятствует практическому применению этого эффекта в чистом виде. Новая идея исследователей заключается в объединении плазмоники и полупроводников, с тем, чтобы обеспечить возможность распространения "сжатого" света на большие расстояния.
Предложенный учеными световод состоит из композиции двух материалов - полупроводника и серебра. Проходя по границе этих компонентов, свет порождает образование зарядов в каждом из веществ, а эти заряды, в свою очередь, уменьшают затухания и способствуют прохождению света на большие расстояния. Пока что выкладки изобретателей носят преимущественно теоретический характер. Нет достаточно чувствительных инструментов, способных фиксировать световые потоки столь малых масштабов.
Ученые Национальной лаборатории штата Айдахо Департамента энергетики США предложили использовать пластиковые листы, состоящие из миллиардов наноантенн, для аккумуляции тепловой энергии от Солнца и других источников. Такие листы могут стать легкой "кожей", снабжающей энергией и гибридные автомобили, и портативные плейеры, с гораздо большей эффективностью, чем у традиционных солнечных батарей.
Гибкий блок наноантенн улавливает солнечную энергию лучей середины инфракрасного диапазона, излучаемую Землей в качестве тепла после накопления энергии Солнца за светлое время суток. Явное преимущество заключается в том, что энергия может вырабатываться круглые сутки. Ученые говорят, что инфракрасная радиация является богатым источником энергии, поскольку она генерируется очень многими технологическими процессами.
Наноантенны представляют собой крошечные клетки или спирали, установленные в специально изготовленные формы из полиэтилена. Уже были разработаны антенны, собирающие энергию низкочастотных участков электромагнитного спектра, включая микроволны, но инфракрасные лучи оставались неуловимы. Отчасти это вызвано тем, что свойства материалов значительно изменяются на высоких частотах.
Исследователи говорят, что они изучили параметры огромного числа материалов, включая золото, марганец и медь, под инфракрасными лучами и использовали эти данные для построения компьютерной модели наноантенн. Они пришли к выводу, что при верном сочетании материалов, формы и размера можно собрать до 92 % энергии в инфракрасном диапазоне. Если эти данные окажутся верными, то комбинация солнечных батарей и этих наноантенн позволит превысить в более чем два раза эффективность самых прогрессивных солнечных батарей, уровень которой составляет около 40-50 %, а у массовых моделей она и вовсе не превышает 20 %.
Ученые построили прототипы. Они использовали обычные методы производства для гравировки кремниевых пластин со схемами наноантенн. Основанные на кремнии наноантенны соответствовали расчетам и поглощали более 80 % энергии в рассматриваемом диапазоне. Затем использовались тонкие пластиковые листы, и они также подтвердили правильность теории, поглощая энергию на ожидаемом уровне. Инфракрасные лучи создают переменные токи в наноантеннах с частотой в триллионы герц. Для получения постоянного тока требуется выпрямитель, но имеющиеся образцы пока не способны работать на этих частотах. Необходимый нановыпрямитель должен быть примерно в 1000 раз меньше, чем коммерческие образцы, представленные на рынке в настоящее время.
Ученые из Агентства науки и технологии Японии и Японского института физических и химических исследований разработали технологию съемки изображений с пространственным разрешением, превышающим дифракционный лимит, используя терагерцовую электромагнитную волну с частотой около 1 ТГц.
Захватывая ограниченную электромагнитную область (относимую к свету ближнего поля (near-field light)), создаваемую за диафрагмой, размером меньше длины волны, ученые достигли пространственного разрешения в 9 мкм с помощью электромагнитной волны длиной 214,6 мкм.
Терагерцовая электромагнитная волна располагается между видимым светом и другими волнами и проходит через материалы, не пропускающие свет. Если сравнивать электромагнитную волну с электроном, терагерцовая волна имеет фотонную энергию около миллиэлектронвольта, что сопоставимо с электронно-возбужденным состоянием полупроводника или сверхпроводника.
Терагерцовые волны имеют большую длину, составляющую около 100-500 мкм. Без технологии ближнего светового поля возможно воссоздать лишь пространственное изображение, эквивалентное длинам волн. Корме того, не существовало ни одного коммерческого детектора с достаточной чувствительностью.
Устройство объединило компоненты для измерения ближнепольного света в одном полупроводниковом чипе с GaAs/AlGaAs гетероструктурой. Ближнепольный датчик расположен непосредственно позади диафрагмы диаметром 8 мкм. После включения в схему датчика распределение электромагнитного поля ближнепольного света в диафрагме, которое иначе локализуется в одной области, может быть пространственно расширено.
Двумерный электронный газ, который находится между GaAs и AlGaAs, расположен на 60 нм ниже датчика и используется как детектор. Детектор измеряет интенсивность распределения электромагнитной волны, основываясь на изменении напряжения двумерного электронного газа. Тем самым улучшена чувствительность.
Выявленные свойства позволят использовать терагерцовые волны для исследования пищи, неразрушающего контроля конструкций и биологических тестов. Устройство также имеет преимущество в том, что электромагнитные волны взаимодействуют только с ближнепольным светом.
(Устройства, работающие в терагерцовом диапазоне, принесут еще много пользы. Так, я сама уже более года использую дома аппарат для физиотерапевтических процедур в терагерцовом диапазоне, изготовленный учеными питерского Физтеха. - От редакции).
Корпорация Intel рассказала о микроархитектуре Nehalem, продукты на базе которой она предполагает выпустить на рынок в конце этого года.
Быстродействие процессора во многом определяется эффективностью доступа к данным. В микроархитектуре Nehalem инженеры Intel увеличили реальную пропускную способность подсистемы памяти в три раза.
При этом данное повышение производительности сопровождается снижением, а не увеличением уровня потребляемой энергии. Это стало возможным благодаря разработке новой системной архитектуры. Прежде всего, было решено использовать модули памяти со сниженным энергопотреблением. Кроме этого, контроллер памяти был интегрирован в микросхему центрального процессора, что позволило уменьшить время ожидания данных.
Для предотвращения образования узких мест при передаче данных между процессорами, установленными в разных разъемах, в Intel было разработано новое межкомпонентное соединение Intel QuickPath, последовательный канал передачи данных типа "точка-точка", который, в отличие от стандартной шины FSB, увеличивает скорость передачи данных до 4-8 раз.
Опционально планируется также интегрировать на кристалле центрального процессора графический адаптер. Технология биннинга (binning) позволяет попарно соединять ядра центрального процессора и ядра графической системы. Интеграция процессора и графической подсистемы также приводит к уменьшению потребления энергии.
Вместо статического распределения энергии Intel использует динамическое управление энерговыделением для оптимального управления нагрузкой на центральный процессор и графическое ядро в соответствии с потребностями приложений.
В продуктах с микроархитектурой Nehalem повышена эффективность выполнения команд по сравнению с процессорами на базе предыдущего поколения микроархитектуры, что позволяет выполнять вычисления без избыточной конвейерной обработки данных.
В микроархитектуре Nehalem реализован набор инструкций SSE4.2 для увеличения скорости обработки мультимедийных и Web-приложений. Все компоненты новой микроархитектуры разрабатывались с учетом эффективности энергопотребления: новая функция внедрялась только в том случае, если увеличение производительности более 1 % достигается увеличением потребляемой энергии менее 1 %.
Инженеры Intel изучали альтернативные подходы для многопотоковой обработки, включая Switch on Event MT (SoEMT). В результате была внедрена двухканальная одновременная многопотоковая обработка (SMT), которая позволяет использовать каждое ядро физического процессора как два параллельно действующих логических процессора.
Добавлено также ускорение аппаратной технологии виртуализации, которая все более широко применяется в серверах.
В настоящее время увеличение числа ядер процессора не приводит к увеличению эффективности работы приложений, которые не поддерживают обработку нескольких потоков. В данном случае страдает и энергоэффективность, поскольку при выполнении однопоточных приложений используется только одно ядро многоядерного процессора, а незадействованные ядра "греются" впустую.
Микроархитектура Nehalem предусматривает систему управления питанием и тактовой частотой загруженных и простаивающих ядер, которая позволит в значительной степени сократить расход энергии незадействованными в обработке приложений ядрами, обеспечивая тем самым низкий уровень энергопотребления процессора. Кроме того, подобная система управления питанием позволяет повысить эффективность работы ОС и приложений.
Процессоры Intel на базе микроархитектуры Nehalem станут первыми из разработанных за последние 20 лет, в которых используется статическая КМОП-технология для всех каналов передачи данных и управления. Для практической реализации данного подхода в Nehalem были использованы переработанные версии ключевых алгоритмов, таких как, к примеру, декодирование длины команды.
В архитектуре Nehalem используются новинки в области массивов памяти, слоев питания и принципов коррекции ошибок, что позволяет в значительной степени понизить рабочее напряжение питания.
Процессоры на основе микроархитектуры Nehalem также имеют гораздо более высокую плотность размещения транзисторов на кристалле по сравнению с процессорами нынешнего поколения.
Когда было принято решение о переносе контроллера памяти на кристалл процессора, инженеры Intel столкнулись с непростой задачей. Центральный процессор использует быстрые транзисторы с тонким слоем нового диэлектрика, тогда как в контроллере памяти применяются транзисторы с толстым слоем диоксида кремния. Поэтому была разработана технология создания интегральных схем, в которой используются фиксирующие и смещающие схемы для создания микросхем памяти. Процессор на базе микроархитектуры Nehalem является первым продуктом Intel, в который встроен контроллер памяти с применением производственного процесса, предусматривающего тонкий слой диоксида кремния.
Интеграция дополнительных скоростных компонентов на центральный процессор неизбежно приводит к увеличению энергопотребления. Для компенсации подобных потерь специалисты Intel разработали структуру транзистора с минимальными токами утечек для всех компонентов архитектуры Nehalem, которые не используются для вычислений (uncore).
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