芯片级的进展可能会改变计算

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接下来,塔布拉计划为目标的芯片在日常主流的电子产品,如数码相机,视频游戏,甚至全电脑中。该公司目前的8级设计是集生产,和塔布拉是很好的方式来建立一个12层的版本,在绘图板上的一个20级的芯片。“有没有限制,我们可以整合的级别数,” TIEG说。

从烟灰电路:石墨烯

在过去的45年来,几乎像时钟一样,国家的最先进的硅计算机芯片上的晶体管数量大约有每两年增加一倍,使得摩尔定律一样可靠,万有引力定律。作为一个芯片上的有源元件已经变得更小和更便宜的制造,更多的人可以被硬塞进越来越复杂,能力和动力装置 - 所有在大致相同的成本作为上一代产品。

数字财富的这种尴尬可能在最后被朝死路一条标题。科学家以往更多的晶体管试图东西到硅芯片有麻烦可靠地使有源元件比当前最佳为14nm较小 - 大致血液或约一倍血红蛋白分子的大小千分之一滑石的晶粒的大小粉末。

的物质称为石墨烯可以通过增加硅技术注入新的生命摩尔定律。从无非煤烟更迷人制成,石墨烯是布置成六边形图案个碳原子的原子厚的层。下的电子显微镜,石墨烯看起来像铁丝网和蜂窝之间的交叉。

“它不仅看起来很奇怪,但有令人难以置信的性能,”沃尔特德斯海尔说,他在佐治亚技术研究所纳米科学实验室。“石墨烯是一个美妙的材料来制造电子产品出来,”他说。“它速度快,不使用大量的电力,并且可以用非常小的特征进行。它优于硅和做事硅不能。这可能是电子产品的未来。”

半导体研究人员一直在尝试自20世纪70年代的石墨烯,但有问题,使得超薄的蜂窝层。曼彻斯特研究员安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫大学成功制造石墨烯层,于2004年(这一点,并在石墨烯研究其他进展为他们赢得了2010年诺贝尔物理学奖),并自那时以来该领域非常迅速。

今年早些时候,德斯海尔的组制作的石墨烯线 - 在制造微芯片的至关重要的第一步 - 即分别为约10nm宽通过使用外延纯石墨烯的薄片沉积在硅芯片。(外延是另一种晶体的表面上生长薄的结晶层的过程中,使得该层模仿所述基板的结构)。

最终,电子结构小到1纳米和比硅快得多是可能的,德斯海尔说。“如果平底锅出来,石墨烯可能会产生太赫兹处理器,”他预测 - 比当今最好的硅芯片快约20倍。

明年,佐治亚理工学院集团希望完成的工作在原型上的石墨烯集成电路用作试验台探索材料的独特性能和完善的技术,用于创建电路。

同时,研究人员在IBM已经产生使用标准的半导体制造技术的实验基于石墨烯的晶体管和集成电路。IBM的哈指向这些朝向石墨烯的第一步骤在工业规模上使用。

“这个地区有很大的潜力,”他说。“它在军事和无线技术与硅集成的应用程序和准备。现在需要的是大量艰苦的工作来证明建立放大器电路的能力,并创造集成在他们高质量的石墨烯有源电路的大面积“。

虽然第一石墨烯产品可能出现在2013年时间框架,不希望看到搭载石墨烯芯片很快超快的笔记本电脑。由于他们的牺牲,他们很可能会首先出现于专业用途在成本并不重要,尽可能的最高速度和低功耗。

同样,今天看来简陋集成电路曾经在军事和航天应用中,成本不是主要考虑使用昂贵的专用物品。“这个地区的历史,” NIST的塞勒说,“就是这些事情开始了昂贵和稀有而变得廉价和无处不在。”

惠普实验室威廉姆斯补充说,‘这就像建立芯片制造,可能是速度快了很多的新途径。石墨烯具有很大的潜力和可能在日常用品中的10年。’

标准半导体处理涉及一系列需要在昂贵的洁净室是免费的电子摧毁灰尘和污染物进行复杂的步骤。但是,施乐公司通过打印在塑料片上电路工作的一个更便宜,更简单的方法,使电子产品。该工艺使用的设备,可能花费数十万美元,不需要像传统的一个芯片制造工厂的数十亿美元英特尔最近破土动工在钱德勒,亚利桑那州。

“传统的电子产品的速度快,体积小,价格昂贵,”观察说,恩斯特,以前在业务发展总监施乐公司的PARC研究实验室在帕洛阿尔托,加利福尼亚州通过直接将它们打印在塑料,不过,PARC正在电子产品是“缓慢的,又大又便宜,”恩斯特,现在薄膜电子的副总裁说。

PARC的设计直接打印在基材上的电路的过程,往往只是稍微比涉及打印邮寄标签。它需要一些特殊的材料,如银油墨,但可以在柔性聚乙烯片,而不是易碎的硅被打印这些设备。实际上,结果可能甚至不应该再称为芯片。

通过采用各种印刷技术,包括喷墨,冲压和丝印的,PARC取得了放大器,电池和开关为它的成本制造它们的传统方式的一小部分。该公司最近成功地使一个20位的内存和控制电路通过这种方式,并且将在明年开始销售它。这是与兆位闪存和DRAM芯片相比的数字杯水车薪,但它是一个开始。

另一个有趣的印刷电路项目是爆炸检测传感器胶带PARC是为美国国防部高级研究计划局(DARPA)开发。它是由打印时被压到一个士兵的头盔柔性带条上的电路制成。与背面的柔性薄膜电池,所述传感器测量在战场条件下经历的压力(高达100磅),加速度(高达1000个GS),声音水平(高达175个分贝)和光(高达400勒克司)。

在前线的一个星期后,士兵流泪的带从头盔,并将其发送到实验室,在那里数据被下载并分析,使医生可以看到,如果军人一方有衰弱脑损伤的危险。“它取代了$ 7传感器,成本低于$ 1和执行一样好,”恩斯特说。

不利的一面,印刷电路可能永远不会赶上硅速度或投入十亿个晶体管的东西一个指甲大小的能力方面。但也有很多地方比速度更具有成本计数。早在2012年,印刷设备应该开始显示出来的玩具和游戏结合了基本的计算,如合成的声音,以及在汽车座椅传感器,用于在事故控制气囊的部署。(印刷电路缓慢相比传统的硅电子产品,但仍然不够快,为安全气囊的展开。)

再往外 - 2015年左右,估计恩斯特 - 印制电路可以在一些非常有趣的地方,如灵活的电子书阅读器,可以在不使用时或衣物制成的太阳能电池的织物被卷起来最终是可以充电音乐播放器或手机。市场分析公司IDTechEx公司预测,销售这些柔性印刷电路将从十亿$ 1 2010,2016年增长到$ 45十亿,并在各种设备上显示出来。

IBM的哈也看到了光明的未来印刷电路。“任何时候你删除一个洁净室作出电子,它变得便宜得多,”他说。“便宜和脏是许多用途足够好,只要该电路可以用可接受的质量进行。”

欲了解更多突破性技术,确保下周回来看看,当我们将着眼于接入,电力和计算机控制的创新。

这个故事,“芯片级的发展可能会改变计算”最初发表计算机世界

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