211service.com
Pirmais plastmasas datora procesors
Silīcijs var būt mūsu apkārtējo datoru pamatā, taču pusvadītāja stingrā neelastība nozīmē, ka tas nevar sasniegt visur. Pirmais datora procesors un atmiņas mikroshēmas, kas izgatavotas no plastmasas pusvadītājiem, liecina, ka kādu dienu datora jauda vairs nebūs ierobežota.
Plastmasas jauda: Šis mikroprocesors ir izgatavots no organiskiem materiāliem. Tas ir niecīgs salīdzinājumā ar lielāko daļu silīcija procesoru, taču ir elastīgs un lēts.
Pētnieki Eiropā izmantoja 4000 plastmasas jeb organisko tranzistoru, lai izveidotu plastmasas mikroprocesoru, kura izmērs ir aptuveni divi kvadrātcentimetri un kas ir uzbūvēts uz elastīgas plastmasas folijas. Salīdzinot ar silīcija izmantošanu, tam ir zemāka cena un tas var būt elastīgs, saka Jans Dženoe. IMEC nanotehnoloģiju centrs Lēvenā, Beļģijā. Genoe un IMEC kolēģi strādāja ar pētniekiem TNO pētniecības organizācija un displeja uzņēmums Polimēru vīzija , gan Nīderlandē.
Procesors līdz šim var palaist tikai vienu vienkāršu programmu ar 16 instrukcijām. Komandas ir iekodētas otrā folijā, kas iegravēta ar plastmasas shēmām, kuras var savienot ar procesoru, lai ielādētu programmu. Tas ļauj procesoram aprēķināt ienākošā signāla vidējo vidējo vērtību, ko varētu darīt mikroshēma, kas iesaistīta signāla apstrādē no sensora, saka Dženova. Mikroshēma darbojas ar ātrumu seši herci — miljons reižu lēnāk nekā moderna galddatora iekārta, un tā var apstrādāt informāciju tikai astoņu bitu daļās, salīdzinot ar 128 bitiem mūsdienu datoru procesoros.
Organiskie tranzistori jau ir izmantoti atsevišķos LED displejos un RFID tagos, taču tie nav izmantoti nekāda veida procesora izgatavošanai. Mikroprocesors tika prezentēts ISSCC konference pagājušajā mēnesī Sanhosē, Kalifornijā.
Procesora izgatavošana sākas ar 25 mikrometrus biezu elastīgas plastmasas loksni, piemēram, ar ko jūs varētu ietīt pusdienas, saka Dženova. Uz augšu tiek uzklāts zelta elektrodu slānis, kam seko izolācijas plastmasas slānis, vēl viens zelta elektrodu slānis un plastmasas pusvadītāji, kas veido procesora 4000 tranzistoru. Šie tranzistori tika izgatavoti, griežot plastmasas foliju, lai organiskā šķidruma pilienu izplatītu plānā, vienmērīgā slānī. Kad folija tiek maigi karsēta, šķidrums pārvēršas par cietu pentacēnu, plaši izmantotu organisko pusvadītāju. Pēc tam dažādie slāņi tika iegravēti, izmantojot fotolitogrāfiju, lai izveidotu galīgo tranzistoru modeli.
Nākotnē šādus procesorus varētu izgatavot lētāk, drukājot organiskos komponentus, piemēram, tinti, saka Dženova. Viņš saka, ka ir pētniecības grupas, kas strādā pie ruļļa uz ruļļa vai loksnes uz loksnes drukāšanas, taču joprojām ir vajadzīgs zināms progress, lai izveidotu organiskos tranzistorus mazos izmēros, kas nav svārstīgi, kas nozīmē fiziski neregulāri. Viņš saka, ka līdz šim labākās laboratorijas mēroga drukāšanas metodes var nodrošināt uzticamus tranzistorus tikai desmitiem mikrometru.
No plastmasas tranzistoriem izgatavota procesora izveidošana bija izaicinājums, jo atšķirībā no tiem, kas izgatavoti no pasūtītiem silīcija kristāliem, ne katram var uzticēties, ka tas uzvedīsies kā jebkurš cits. Plastmasas tranzistori uzvedas nedaudz atšķirīgi, jo tos veido sajauktas, amorfas pentacēna kristālu kolekcijas. Jums nebūs divu vienādu, saka Dženo. Mums bija jāizpēta un jāmodelē šī mainīgums, lai izstrādātu dizainu ar vislielāko iespēju pareizi rīkoties.
Komandai tas izdevās, taču tas nenozīmē, ka plastmasas procesori ir gatavi aizstāt silīcija procesorus patērētāju datoros. Organiskie materiāli būtiski ierobežo darbības ātrumu, skaidro Dženova. Viņš sagaida, ka plastmasas procesori parādīsies vietās, kur silīciju liedz tā izmaksas vai fiziskā neelastība. Zemākām izmantoto organisko materiālu izmaksām salīdzinājumā ar parasto silīciju vajadzētu padarīt plastmasas pieeju aptuveni 10 reizes lētāku.
Viņš saka, ka varat iedomāties organisko gāzes sensoru, kas aptīts ap gāzes cauruli, lai ziņotu par jebkādām noplūdēm, izmantojot elastīgu mikroprocesoru, kas attīra trokšņaino signālu. Plastmasas elektronika varētu arī ļaut iepakojumā iebūvēt vienreizējās lietošanas interaktīvos displejus, piemēram, pārtikas produktiem, saka Dženova. Jūs varat nospiest pogu, lai tas saskaitītu kalorijas jūsu ēdajos cepumos, ”viņš saka.
Taču šādām lietojumprogrammām būs nepieciešami ne tikai plastmasas procesori, saka Vejs Džans, kurš Minesotas Universitātē strādā organiskās elektronikas jomā. Tajā pašā konferencē, kurā tika prezentēts organiskais procesors, Džans un kolēģi prezentēja pirmo drukāto organisko atmiņu, kas pazīstama kā DRAM un kas darbojas kopā ar procesoru lielākajā daļā datoru īstermiņa datu glabāšanai. 24 milimetru kvadrātveida atmiņas masīvs tika izveidots, izveidojot vairākus organiskās tintes slāņus, kas izšļakstīti no sprauslas kā aerosols. Tas var uzglabāt 64 bitus informācijas.
Iepriekšējā drukātā atmiņa ir bijusi nepastāvīga, kas nozīmē, ka tajā tiek glabāti dati pat tad, ja strāvas padeve ir izslēgta, un tā nav piemērota īslaicīgai glabāšanai, kas saistīta ar biežu rakstīšanu, lasīšanu un pārrakstīšanu, saka Džans. Minesotas grupa varēja drukāt DRAM, jo tā izstrādāja drukātu, organisku tranzistoru, kas izmanto ar joniem bagātu gēlu izolācijas materiālam, kas atdala tā elektrodus.
Iekšpusē esošie joni ļauj gēla slānim uzkrāt vairāk lādiņa nekā parasts, bezjonu izolators. Tas risina divas problēmas, kurām ir ierobežota organiskās atmiņas attīstība. Gēla lādiņu uzglabāšanas spēja samazina jaudu, kas nepieciešama, lai darbinātu tranzistoru un no tā veidoto atmiņu; tas arī ļauj ļoti atšķirīgiem uzlādes līmeņiem, ko izmanto, lai atmiņā attēlotu 1 un 0, un saglabāties līdz minūtei bez nepieciešamības atsvaidzināt atmiņu.
Organisko, drukāto DRAM varētu izmantot īslaicīgai attēlu rāmju glabāšanai displejos, kas mūsdienās tiek izgatavoti ar drukātām organiskām gaismas diodēm, saka Džans. Tas ļautu izgatavot vairāk ierīču, izmantojot drukāšanas metodes, un izslēgtu dažus silīcija komponentus, tādējādi samazinot izmaksas.
Meklējot veidu, kā apvienot organiskos mikroprocesorus un atmiņu, cenas varētu vēl vairāk samazināties, lai gan Džans saka, ka abi vēl nav gatavi savienojumam. Šie centieni ir jaunas metodes, tāpēc mēs nevaram garantēt, ka tie tiks uzbūvēti un darbosies kopā, saka Džans. Bet nākotnē tam būtu jēga.