19.6 Hp провозглашает конец кремниевой эры

Компания HP впервые официально заявила о том, что у нее есть стра­тегия развития наноэлектронной базы, которая составит основу буду­щей электронно-вычислительной промышленности. Презентацию но­вой технологии производства компания провела в ряде статей журнала Applied Physics.

«Мы уверены, что благодаря новому подходу в области микроэлект­роники и нанотехнологиям технологии производства компьютерных чи­пов переместятся ниже по размерной шкале до отдельных молекул. Это позволит отказаться от традиционной кремниевой микроэлектроники и начать освоение молекулярной наноэлектроники, - сказал Стэн Уиль­яме, глава отдела HP в области квантовых исследований. - Переход к молекулярной электронике состоится благодаря развитию трех направ­лений: результатам фундаментальных исследований в области кванто­вой физики в наноразмерном диапазоне, построению архитектуры чи­пов нового типа, позволяющей более эффективно использовать возможности наноэлектроники, и, конечно, методам дешевого массо­вого производства наноэлектронных компонентов».

Заявлению HP журнал Applied Physics посвятил специальный вы­пуск, в котором были детально освещены все три направления.

HP организовала международный симпозиум в области нанотехнологий. Обсуждали на нем стратегии перехода от микро- к наноэлектронике только приглашенные лица. На симпозиуме присутствовали 16 наиболее известных ученых в области микроэлектроники, а также представители крупнейших элект­ронных компаний и университетов. На симпозиуме также обсуждалось будущее закона Мура, сформулированного 40 лет назад. Гордон Мур, глава компании Intel, сформулировал эмпирический закон, согласно которому производительность выпускаемых процессоров удваивается каждые два года. Технология производства современных микроэлект­ронных чипов приближается к тому пределу, после которого соблюде­ние закона станет невозможным. Однако благодаря наноэлектронике и молекулярным системам обработки информации этот закон может по­лучить «второе дыхание».

«Компьютеры будущего будут разительно отличаться от современ­ных, — говорит Уильяме. — Представьте себе, что вы можете сделать вычислительное устройство, помещающееся на торце человеческого волоса. Благодаря таким сверхмалым размерам конечный продукт (мо­бильный телефон, персональный компьютер) сможет выполнять гораз­до больше функций, чем сейчас. Поэтому компьютеры станут такими же доступными и повсеместными, как воздух, вода или электричество, используемые в повседневной жизни. Применение нанокомпьютеров ограничено только нашим воображением».

Такие заявления и прогнозы компании HP связаны с новой архи­тектурой построения компьютеров. Она основана на новых молеку­лярных ключах (рис. 19.7), представляющих собой пересекающиеся линии, между которыми при подаче на них напряжения возникают проводящие мостики. Преимущество нового ключа состоит в том, что благодаря конструкции устройства емкость памяти на его основе бу­дет выше той, которая существует сейчас. Если же применять каждый ключ в качестве элемента памяти, то емкость одного слоя составит 2,5 Гбит/см², в то время как самые «сверхплотные» чипы памяти ха­рактеризуются емкостью в 1 Гбит/см² (рис. 19.8).

Такая архитектура позволяет использовать каждое место пересече­ния в качестве ячейки памяти или транзистора. Также конструкция логики позволяет максимально использовать объем чипа, что приведет к созданию многослойных наноэлектронных устройств.

Рис. 2.7. Матрица наноэлектронных ключей

Рис. 2.8. Ранее изготовленный наноэлектронный чип памяти на основе новой архитектуры (стрелками указано увеличение масштаба)

Как утверждают специалисты компании, «узловая» архитектура, сфор­мированная пересекающимися нанопроводниками (crossbar architecture), позволит упростить массовое производство чипов. Как ни странно, но­вые чипы будут дешевле обычных кремниевых благодаря большим объ­емам производства.

Уильяме также заявил, что компания увеличит количество исследо­ваний, проводимых в наноразмерном диапазоне, чтобы лучше разоб­раться с физикой наномира.

«В наноразмерном диапазоне квантовая механика играет большую роль, поэтому ею нельзя пренебрегать. Это связано с волновой приро­дой электрона. Как раз в "квантовом" мире электрон ведет себя как волна, а не как частица. Это, конечно, приносит много проблем при конструировании наноэлектронных устройств. Но с другой стороны это же позволяет создать более быстродействующие компьютеры. Сейчас мы работаем над тем, как можно использовать эти квантовые эффекты для повышения быстродействия чипов», - говорит Уильяме.

И наконец, исследовательские коллективы HP работают над перево­дом лабораторных прототипов в массовое производство. Одна из ос­новных задач команды состоит в том, чтобы найти экономически эф­фективные методы производства наночипов. «Это давняя традиция компании — поддержка производства новыми исследованиями, идея­ми, прототипами, — говорит Уильяме. — Мы делаем все для того, чтобы в будущем нанокомпьютеры стали основной линией продуктов HP».

Исследователей в первую очередь интересует возможность нанолитографии для производства новых чипов. Но ведутся исследования и в области химической самосборки — это позволит достичь больших объ­емов производства.

Интересно то, что подход компании многосторонний: квантовые ключи предполагают использовать в качестве сенсоров для анализа молекул ДНК.

«Конечно, по развитию наноэлектроники в HP работы много, и мы не справимся с исследованиями и их реализацией без коллег и партнеров из других компаний, — говорит Уильяме. — Вот почему мы и организуем симпозиум. На нем мы попытаемся решить наиболее важные вопросы о сотрудничестве с другими исследовательскими коллективами».