211service.com
Greitesnė mobiliojo telefono grandinė
IBM mokslininkai sukūrė greičiausias integrines grandines iš grafeno – medžiagos, kuri žada daug greitesnius komponentus, nei leidžia silicis, tačiau su ja dirbti buvo sunku.
Grafeno grandinė: Tai sujungia grafeno tranzistorių (raudonos dėžutės viduje) su dviem kitais elementais, vadinamais induktoriais, vienoje lustoje. Juodi prietaisai vaizdo šonuose ir viršuje yra elektriniai zondai.
Komanda parodė, kad grafenas gali būti naudojamas greitesnėms ir efektyvesnėms grandinių versijoms, kurios apdoroja ir generuoja radijo signalus mobiliuosiuose telefonuose ir kituose belaidžiuose įrenginiuose. Jie tai padarė naudodami esamus gamybos metodus, o tai rodo, kad jų dizainai gali būti pakankamai įperkami, kad būtų galima juos parduoti.
Tai tikrai įdomus darbas ir rodo greitai artėjančią grafeno elektronikos ateitį Džeimso turas chemijos ir informatikos profesorius Rice universitete Hiustone, Teksase, kuris su darbu nedalyvavo.
Grafenas, vieno atomo storio anglies atomų tinklelis, elektronus praleidžia daug greičiau nei silicis. Jo elektroninės savybės yra tokios, kad didžiausias pažadas yra ne skaitmeninėms loginėms grandinėms, esančioms mikroprocesoriuose, o sparčiai analoginei elektronikai, tokiai kaip IBM komanda.
Tyrėjai pirmą kartą pademonstravo grafeno elektrinį pažadą 2004 m., tačiau nuo to laiko inžinieriai stengėsi sukurti grafeno grandines naudojant esamas gamybos technologijas. Iki šiol mokslininkai sukūrė grafeno tranzistorius, kurie gali veikti 300 gigahercų greičiu, o tai reiškia, kad jie įsijungia ir išsijungia 300 milijardų kartų per sekundę, trisdešimt kartų greičiau nei geriausi silicio tranzistoriai.
Norėdami sukurti integruotas grandines, IBM mokslininkai turėjo sujungti savo grafeno tranzistorius su kitomis medžiagomis, o tai buvo iššūkis dėl dviejų priežasčių. Pirma, kai grafeno tranzistoriai yra per arti tam tikrų metalų, tranzistoriaus veikimas pablogėja. Antra, grafeno tranzistorius ir kitus elementus sudėti į vieną mikroschemą yra sudėtinga. Šiandien žurnale Mokslas IBM mokslininkai praneša apie metodus, kaip sukurti grafeno integrinius grandynus atskiruose lustuose, naudojant esamus metodus.
IBM grupė sukūrė grandinės tipą, vadinamą dažnio maišytuvu, sujungdama vieną grafeno tranzistorių ir du metalinius įrenginius, vadinamus induktoriais. Dažnių maišytuvas yra vienas iš pagrindinių analoginės elektronikos, o ypač belaidžio ryšio, elementų, sako IBM tyrėjas Yu-Ming Lin. Šie prietaisai naudojami mobiliuosiuose telefonuose, kad radijo signalas, naudojamas informacijai perduoti, paverčiamas kitu signalu, kurio dažnių diapazonas yra girdimas žmogaus ausis. Tai pasiekiama sumaišius radijo signalą su atskaitos signalu.
Anksčiau grafeno derinimas su kitomis medžiagomis sumažino gautos elektronikos greitį. IBM grupė to užkirto kelią užtikrindama, kad kitos medžiagos nepaliestų grafeno kenksmingu būdu. Jie padarė grafeno tranzistorių matricas ant silicio karbido plokštelių, padengtų grafenu, paviršiaus. Tada jie išgraviravo papildomą grafeną, supantį tranzistorius, palikdami skaidrų paviršių, prie kurio metaliniams induktoriams buvo lengviau prilipti. Grafeno tranzistorių ir metalinių induktorių atskyrimo užtikrinimas taip pat užkirto kelią tranzistoriaus elektrinių savybių pablogėjimui.
Gautos grandinės veikia 10 gigahercų dažniu – daug greičiau nei ankstesnės grafeno grandinės. Linas pripažįsta, kad jie yra mažiau patikimi nei moderniausi silicio dažnio maišytuvai, bet sako, kad jie tikisi greitai užpildyti šią spragą.
IBM mokslininkai planuoja juos pagaminti dešimčių, o ne šimtų nanometrų skalėje. Jie lengvai gali būti dešimt kartų mažesni, o tai padėtų mums pranokti rekordą, sako Linas. Mes nematėme grafeno prietaisų greičio apribojimų – manome, kad jie gali patekti į terahercų diapazoną.
Kitas žingsnis yra pagerinti grandinių patikimumą, sako Xiangfeng Duan , Kalifornijos universiteto Los Andžele chemijos profesorius. Jis pažymi, kad kitame gale signalas išeina silpnesnis. Tranzistorių tobulinimas padės pagerinti grandinės veikimą.
IBM grupė sprendžia šią problemą ir kuria sudėtingesnes grafeno integrines grandines. Linas sako, kad dažnio maišytuvo grandinėms naudojamas metodas veiks ir kitų tipų grandinėms. Tai pirmas žingsnis link naujo potencialo lygio, sako jis. Galbūt tikrojo grafeno poveikio nepamatysime dar penkerius ar dešimt metų.