211service.com
Pirmasis plastikinis kompiuterio procesorius
Silicis gali būti mūsų aplinkinių kompiuterių pagrindas, tačiau dėl standaus puslaidininkio nelankstumo jis negali pasiekti visur. Pirmasis kompiuterio procesorius ir atminties lustai, pagaminti iš plastikinių puslaidininkių, rodo, kad kada nors niekur nebus peržengta kompiuterio galia.
Plastikinė galia: Šis mikroprocesorius pagamintas iš organinių medžiagų. Jis yra menkas, palyginti su dauguma silicio procesorių, tačiau yra lankstus ir pigus.
Europos mokslininkai panaudojo 4000 plastikinių arba organinių tranzistorių, kad sukurtų plastikinį mikroprocesorių, kurio plotas yra maždaug du kvadratiniai centimetrai ir pastatytas ant lanksčios plastikinės folijos. Palyginti su silicio naudojimu, tai turi mažesnę kainą ir gali būti lankstus, sako Janas Genoe. IMEC nanotechnologijų centras Leuven mieste, Belgijoje. Genoe ir IMEC kolegos dirbo su tyrėjais TNO tyrimų organizacija ir demonstravimo įmonė Polimerinė vizija , tiek Nyderlanduose.
Procesorius kol kas gali paleisti tik vieną paprastą 16 instrukcijų programą. Komandos yra užkoduotos antroje folijoje, išgraviruotoje plastikinėmis grandinėmis, kurias galima prijungti prie procesoriaus, kad būtų galima įkelti programą. Tai leidžia procesoriui apskaičiuoti einamąjį gaunamo signalo vidurkį, ką gali padaryti lustas, apdorojantis signalą iš jutiklio, sako Genoe. Lustas veikia šešių hercų greičiu maždaug milijoną kartų lėčiau nei šiuolaikiniai staliniai įrenginiai ir gali apdoroti informaciją daugiausia aštuonių bitų dalimis, palyginti su 128 bitais šiuolaikiniuose kompiuterių procesoriuose.
Organiniai tranzistoriai jau buvo naudojami tam tikruose LED ekranuose ir RFID žymose, bet nebuvo naudojami jokiam procesoriui gaminti. Mikroprocesorius buvo pristatytas ISSCC konferencija praėjusį mėnesį San Chosė mieste, Kalifornijoje.
Procesoriaus gamyba prasideda nuo 25 mikrometrų storio lankstaus plastiko lakšto, pavyzdžiui, į kurį galite įvynioti pietus, sako Genoe. Ant viršaus uždedamas aukso elektrodų sluoksnis, po to – izoliacinis plastiko sluoksnis, kitas auksinių elektrodų sluoksnis ir plastikiniai puslaidininkiai, kurie sudaro 4000 procesoriaus tranzistorių. Tie tranzistoriai buvo pagaminti sukant plastikinę foliją, kad organinio skysčio lašas paskleistų į ploną, lygų sluoksnį. Kai folija švelniai kaitinama, skystis virsta kietu pentacenu, dažniausiai naudojamu organiniu puslaidininkiu. Tada skirtingi sluoksniai buvo išgraviruoti naudojant fotolitografiją, kad būtų sukurtas galutinis tranzistorių modelis.
Ateityje tokie procesoriai galėtų būti pagaminti pigiau spausdinant organinius komponentus, tokius kaip rašalas, sako Genoe. Pasak jo, yra tyrimų grupių, dirbančių su spausdinimu iš ritinėlio į ritinį arba iš lapų į lapą, tačiau vis dar reikia šiek tiek pažangos, kad būtų pagaminti organiniai mažo dydžio tranzistoriai, kurie nėra svyrantys, ty fiziškai netaisyklingi. Pasak jo, geriausi laboratorinio masto spausdinimo metodai iki šiol gali užtikrinti tik dešimčių mikrometrų patikimus tranzistorius.
Sukurti procesorių, pagamintą iš plastikinių tranzistorių, buvo sunkus iššūkis, nes, skirtingai nei iš užsakytų silicio kristalų, ne kiekvienas gali elgtis taip, kaip bet kuris kitas. Kiekvienas plastikinis tranzistorius veikia šiek tiek skirtingai, nes yra sudarytas iš sumaišytų, amorfinių pentaceno kristalų rinkinių. Neturėsite dviejų lygių, sako Geneo. Turėjome ištirti ir imituoti šį kintamumą, kad sukurtume dizainą, turintį didžiausią galimybę tinkamai elgtis.
Komandai pavyko, tačiau tai nereiškia, kad jau paruoštos sąlygos plastikiniams procesoriams išstumti silicinius vartotojų kompiuteriuose. Organinės medžiagos iš esmės riboja veikimo greitį, aiškina Genoe. Jis tikisi, kad plastiko procesoriai atsiras tose vietose, kur siliciui riboja jo kaina arba fizinis nelankstumas. Dėl mažesnės naudojamų organinių medžiagų kainos, palyginti su įprastu siliciu, plastikinis metodas turėtų būti maždaug 10 kartų pigesnis.
Galite įsivaizduoti organinių dujų jutiklį, apvyniotą aplink dujų vamzdį, kad praneštų apie bet kokius nuotėkius naudojant lankstų mikroprocesorių, kuris pašalintų triukšmingą signalą, sako jis. Plastikinė elektronika taip pat gali leisti į pakuotes įmontuoti vienkartinius interaktyvius ekranus, pavyzdžiui, maistui, sako Genoe. Galite paspausti mygtuką, kad jis pridėtų suvalgytų sausainių kalorijas, sako jis.
Tačiau tokioms programoms reikės ne tik plastikinių procesorių, sako Wei Zhang, Minesotos universitete dirbantis organinės elektronikos srityje. Toje pačioje konferencijoje, kurioje buvo pristatytas organinis procesorius, Zhangas su kolegomis pristatė pirmąją spausdintinę organinę atmintį, žinomą kaip DRAM, kuri daugumoje kompiuterių veikia kartu su procesoriumi trumpalaikiam duomenų saugojimui. 24 milimetrų kvadratinių atminties masyvas buvo sukurtas sukūrus kelis organinio rašalo sluoksnius, išpuršktus iš purkštuko kaip aerozolį. Jis gali saugoti 64 bitus informacijos.
Ankstesnė spausdinta atmintis buvo nepastovi, o tai reiškia, kad joje saugomi duomenys, net kai maitinimas išjungtas, ir netinka trumpalaikiam saugojimui, kai dažnai reikia rašyti, skaityti ir perrašyti, sako Zhang. Minesotos grupei pavyko spausdinti DRAM, nes ji sukūrė spausdintą organinį tranzistorių, kuris naudoja jonų turtingą gelį izoliacinei medžiagai, kuri atskiria elektrodus.
Viduje esantys jonai leidžia gelio sluoksniui sukaupti daugiau krūvio nei įprastame bejoniame izoliatoriuje. Tai sprendžia dvi problemas, kurios riboja organinės atminties vystymąsi. Gelio įkrovos saugojimo galimybė sumažina galią, reikalingą tranzistoriaus ir iš jo sukurtos atminties veikimui; tai taip pat leidžia atmintyje reikšti 1 ir 0 naudojamus įkrovimo lygius labai skirtingus ir išlikti net minutę, nereikia atnaujinti atminties.
Ekologiška spausdinta DRAM galėtų būti naudojama trumpam vaizdo rėmelių saugojimui ekranuose, kurie šiandien gaminami naudojant spausdintus organinius šviesos diodus, sako Zhang. Tai leistų daugiau įrenginių pagaminti naudojant spausdinimo metodus ir pašalintų kai kuriuos silicio komponentus, o tai sumažintų išlaidas.
Radus būdą sujungti organinius mikroprocesorius ir atmintį, kainos galėtų dar labiau sumažinti, nors Zhang teigia, kad jie dar nėra pasirengę prisijungti. Šios pastangos yra naujos technologijos, todėl negalime garantuoti, kad jos bus sukurtos ir veiks kartu, sako Zhang. Tačiau ateityje tai būtų prasminga.