Правда, производство таких микросхем будет начато не раньше 2010 года

Специалисты корпорации IBM разработали, по их словам, самую маленькую в мире работающую компьютерную микросхему, размеры которой всего 12x17 нм. Для передачи информации в этой микросхеме используются молекулы моноокиси углерода.

Другие группы ученых уже демонстрировали логические схемы, размер которых сопоставим с размерами атомов, но, как подчеркнул Андреас Хенрич, научный сотрудник IBM и один из исследователей, принимавших участие в этом двухлетнем проекте, именно специалистам из исследовательского центра IBM Almaden Research Center впервые удалось интегрировать несколько логических схем.

В результате была создана действующая микросхема, которая в 260 тыс. раз меньше полупроводниковых компонентов, созданных на основе технологии с нормой проектирования 0,13 мкм (нынешний наиболее современный стандарт для производства процессоров). Новая микросхема потребляет энергию в 1 электрон-вольт, что в сотни раз меньше, чем требуется для современных микропроцессоров для ПК.

Достижение специалистов IBM, безусловно, стало новым шагом в области нанотехнологий, однако модель молекулярной микросхемы далека от реализации в виде компонента компьютера. Хенрич считает, что производство подобных микросхем в массовом масштабе будет начато не раньше чем через десять лет.

Для размещения молекул на медной подложке по шаблонам, которые в IBM называют «шевронами» (поскольку при этом группы из трех молекул располагаются по слегка изогнутой линии), был использован сканирующий туннельный микроскоп. С его помощью отдельная молекула помещается в решетку, расположенную по соседству с первой группой из трех молекул, причем очень близко к средней молекуле. Молекулы моноокиси углерода отталкивают друг друга, поэтому средняя молекула в группе смещается со своей предыдущей позиции ближе к центральной молекуле следующей группы.

Со стороны этот каскадный процесс напоминает эффект, создаваемый падающими костяшками домино. Связав несколько групп из трех молекул, ученые получили возможность начать цепную реакцию «каскада» молекул. Эти молекулы затем были связаны в массивы.

Компьютеры, несмотря на бытующее среди обычных пользователей мнение, на самом деле очень просты, и основы вычислений нисколько не изменились с тех пор, как появились первые машины размером с огромный зал. Через транзисторы на процессоре подаются разные уровни напряжения, открывающие и закрывающие логические затворы. Различные уровни напряжения определяют, будет ли терминал затвора (или его входы и выходы) находиться в нижнем положении, определяемом как «0», или в высшем положении, определяемом как «1». Различные комбинации логических затворов позволяют процессорам выполнять операции.

Ученые IBM настраивают свою схему таким образом, чтобы «сложенный» массив можно было интерпретировать как «1», а «не сложенный» — как «0». Массивы пересекаются на определенных интервалах, где были созданы логические затворы. Микросхема, созданная исследователями, — это сортировщик с тремя входами, который требует три переключателя для начала процесса «складывания».

По мнению Хенрича, основная задача сегодня заключается в поиске способа восстановления позиций атомов после выполнения процесса «каскадирования». После того, как атомы переместились по микросхеме, их приходится «вручную» возвращать в исходное положение. Сейчас ученые не знают, как создать микросхему с автоматическим циклом, но Хенрич считает, что ответ на этот вопрос можно найти, помещая атомы в магнитные поля.

Исходная конфигурация логического сортировщика с тремя входами. Наложенные на изображение символы (Ё для логического И, + для логического ИЛИ) отражают поэтапную последовательность работы сортировщика. Сортировщик состоит из двух устройств с двумя входами. Он может одновременно выполнять операции логического И, логического ИЛИ и операции мажоритарной логики

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями