Polimēru atmiņa

Kamēr mikroshēmu ražotāji turpina arvien vairāk izspiest no silīcija, visdramatiskākie uzlabojumi elektronikas nozarē varētu būt no pilnīgi cita materiāla: plastmasas. Laboratorijas visā pasaulē strādā pie integrētajām shēmām, rokas ierīču displejiem un pat saules baterijām, kas paļaujas uz elektriski vadošiem polimēriem, nevis silīciju, lai iegūtu lētus un elastīgus elektroniskus komponentus. Tagad divi no pasaules vadošajiem mikroshēmu ražotājiem sacenšas, lai izstrādātu jaunu krājumu šim plastmasas mikroelektroniskajam arsenālam: polimēru atmiņu.

Advanced Micro Devices of Sunnyvale, CA, sadarbojas ar Coatue, jaunuzņēmumu Voburnā, MA, lai izstrādātu mikroshēmas, kas glabā datus polimēros, nevis silīcijā. Pēc Coatue izpilddirektora Endrjū Perlmana domām, šī tehnoloģija varētu radīt lētāku un blīvāku alternatīvu zibatmiņas mikroshēmām — tādam atmiņas veidam, ko izmanto digitālajās kamerās un MP3 atskaņotājos. Tikmēr Intel sadarbojas ar Thin Film Technologies Linkpingā, Zviedrijā, līdzīga lieljaudas polimēru atmiņa.

Šis stāsts bija daļa no mūsu 2002. gada septembra numura

• Skatiet pārējo izdevuma daļu
• Abonēt

Polimēru mikroelektronikas izgatavošana, iespējams, ir daudz lētāka nekā silīcija ierīces. Tā vietā, lai izmantotu vairāku miljardu dolāru ražošanas iekārtas, kas iegravē shēmas uz silīcija plāksnītes, ražotāji galu galā varētu izmantot tintes printerus, lai uz virsmas izsmidzinātu šķidruma-polimēru ķēdes. Polimēru atmiņai ir pievienots papildu papildinājums: atšķirībā no datora atmiņas tā saglabā informāciju pat pēc strāvas padeves izslēgšanas. Šādai nepastāvīgai atmiņai ir potenciālas priekšrocības, no kurām ne mazākā ir iespēja, ka nekad nebūs jāgaida līdz datora palaišanai, un vairāki pētnieki strādā pie dažādām pieejām (sk. Magnetic Random-Access Memory, TR jūlijs/augusts 2002). Taču polimēru atmiņa potenciāli varētu uzglabāt daudz vairāk datu nekā citas nepastāvīgas alternatīvas.

Polimēru atmiņa uzglabā informāciju pilnīgi citādā veidā nekā silīcija ierīces. Tā vietā, lai kodētu nulles un vieniniekus kā šūnā saglabāto lādiņu daudzumu, Coatue mikroshēmas saglabā datus, pamatojoties uz polimēra elektrisko pretestību. Izmantojot tehnoloģiju, kas licencēta Kalifornijas Universitātē Losandželosā un Krievijas Zinātņu akadēmijā Novosibirskā, Coatue katru atmiņas šūnu izgatavo kā polimēru, kas iestiprināts starp diviem elektrodiem. Elektriskā lauka pielietošana šūnai samazina polimēra pretestību, tādējādi palielinot tā spēju vadīt strāvu; polimērs saglabā savu stāvokli, līdz tiek pielietots pretējas polaritātes lauks, lai palielinātu tā pretestību atpakaļ līdz sākotnējam līmenim. Dažādie vadītspējas stāvokļi atspoguļo informācijas bitus.

Coatue polimēru atmiņas šūnas ir aptuveni viena ceturtdaļa no parasto silīcija šūnu izmēra. Un atšķirībā no silīcija ierīcēm polimēru šūnas var sakraut, lai izveidotu trīsdimensiju struktūru. Šī arhitektūra varētu pārvērsties atmiņas mikroshēmās ar vairākas reizes lielāku atmiņas ietilpību nekā zibatmiņa. Līdz 2004. gadam Coatue cer, ka tirgū būs atmiņas mikroshēmas, kas spēj uzglabāt 32 gigabitus, pārspējot zibatmiņu, kurai līdz tam laikam vajadzētu ietilpt aptuveni divus gigabitus.

Taču pārvērst polimēru atmiņu par komerciālu produktu nebūs viegli. Atmiņas tehnoloģijas konkurē ne tikai ar atmiņas ietilpību, bet arī ātrumu, enerģijas patēriņu un uzticamību. Grūtības rada visu pašreizējo silīcija atmiņas mikroshēmu prasību izpilde, saka Tomass Teiss, IBM Vatsona pētniecības centra fizisko zinātņu direktors Jortakunahaitsā, Ņujorkā. Kamēr jaunie atmiņas materiāli nespēs konkurēt ar silīcija augsto veiktspēju, norāda Theis, tie, visticamāk, aprobežosies ar nišas lietojumprogrammām.

Viens no iespējamiem lietojumiem ir vienreizējās lietošanas elektronikā, kur noteicošais faktors ir izmaksas, nevis veiktspēja. Lucent Technologies Bell Laboratories pētnieki strādā pie polimēru atmiņas ierīcēm, ko izmanto identifikācijas tagos. Bell Labs ražotā polimēru atmiņa joprojām ir relatīvi lēna pēc silīcija standartiem, un paredzamā jauda ir tikai kilobits. Bet, saka Bell Labs ķīmiķis Hovards Kats, elastīgās un lētās polimēru atmiņas ierīces varētu būt ļoti pievilcīgas, piemēram, identifikācijas etiķetēm, kuras paredzēts izmest pēc dažām lietošanas reizēm.

Attīstoties polimēru atmiņas tehnoloģijai, tā varētu pavērt ceļu datoriem, kas pilnībā izgatavoti no plastmasas elektroniskiem komponentiem, sākot no displeja un beidzot ar loģisko mikroshēmu. Tas var būt vairāku gadu desmitu attālumā, taču, pētniekiem izvirzot polimēru robežas, redzējums šķiet mazāk tāls. Un īstermiņā Coatue saka, ka tā polimēru atmiņu varētu integrēt esošajā silīcija infrastruktūrā. Revolūcija jau ir sākusies, saka MIT ķīmiķis Tims Svagers, Coatue zinātniskais padomnieks.

paslēpties