2003 metų IEDM konferencija vyko JAV sostinėje Vašingtone.
Tris dienas trukęs renginys prasidėjo
trim išties įdomiais ir svarbiais
pranešimais, kurių plenariniame
posėdyje klausėsi visi konferencijos
dalyviai. Pirmuoju pranešėju buvo
Werneris Weberis iš Infineon Miuncheno
būstinės, kalbėjęs apie "ambient
intelligence" (mus supantis protas) - tai,
kas turėtų tapti svarbiausiąja
informacijos amžiaus technologija.
Šiuo terminu siekiama pabrėžti tą aplinkybę, kad rytojaus
elektronikos įrenginiai taps vis labiau
vartotoją supančios aplinkos dalimi, kurią
net bus sunku iškart pastebėti. Tokius įrenginius, pavyzdžiui, galima
įmontuoti į vartotojo rūbus ar kitus
asmeninius daiktus (1 pav.).
1 pav. "Ambient Inteligence" pavyzdžiu galėtų būti šitoks "gudrus" kilimėlis, kuris gaisro atveju apšviestų kelią link atsarginių išėjimų arba lankytojams nurodytų, kur yra jų ieškomas kabinetas. Kairėje parodytas kilimėlis su jame įmontuotu dariniu, dešinėje vienas iš šviečiančiųjų elementų.
Tam prireiks šiuolaikiško žmogaus požiūrio į mašinas,
nebrangių elektroninių sistemų ir naujų
sensorinių tinklų. Be abejo, reikės
suderinti su ilgalaikiais puslaidininkių
pramonės vystymo planais.
Keiji Tachikawa iš NTT DoCoMo nagrinėjo, kokius reikalavimus
puslaidininkių technikai kelia mobiliojo ryšio sektorius. Jis rėmėsi Japonijos
mobiliojo telefono ryšio rinkos duomenimis, ypatingai išskirdamas
"i-Mode" - telefono aparatų su Interneto
prievadais sukauptą patirtį.
Šie aparatai stipriai įtakojo Japonijos rinką. Iškilo naujų
reikalavimų: didesnės mobiliųjų telefonų
atminties ir didesnės juose esančių
procesorių spartos. Ši užduotis sudėtinga dar
ir dėl to, kad tuo pat metu pageidaujama ir mažesnės aparatų kainos.
Plenariniame posėdyje kalbėjo ir Josephas Bordogna, buvęs JAV
Nacionalinio mokslo fondo (National Science
Foundation) direktoriumi, o nuo 1998 m. - IEEE
(Institute of Electrical and Electronic
Engineers) prezidentas. Jis gilinosi į
nanotechnologijas ir apibūdino jas kaip
"revoliuciją, kokios visa IT pramonė nėra
regėjusi per pastaruosius 30 metų".
Jo manymu, nanotechnologija yra ne tik mokslinių tyrimų sritis,
bet ir naujos ūkio šakos pagrindas. Jis
tikisi, kad tai, jog šiuose tyrimuose dalyvauja įvairių mokslo šakų
atstovai, suteiks nanotechnologijų
vystymuisi didelį pagreitį. Nanotechnologijos
sukels kokybinį šuolį
informacinėse technologijose,
biotechnologijoje, elektronikoje ir fotonikoje.
Po konferencijos vykusiame bankete MIT (Massachusets Institute
of Technology) profesorius Michaelis Chima perskaitė paskaitą "Vaistai
pacientams - nauja užduotis implantuojamajai elektronikai". Chima kartu
su savo kolegomis kuria mikro-elektromagnetines sistemas (MIMS),
kurios iki šiol neregėtu tikslumu dozuos
ir tiesiai į paciento kraują ar
audinius leis gydytojų paskirtus vaistus.
Sistemos turės nedidelius rezervuarus, kurie, gavę elektroninę komandą,
patys injekuos vaistus. Tai bus taikoma kardiologijoje, anestezijoje ir gydant
navikus (auglius).
Greta čia paminėtų naujų
koncepcijų, konferencijoje buvo paskelbta ir daug kitų naujų idėjų, kurias
220 perskaitytų pranešimų autoriai
iliustravo savo atliktų tyrimų rezultatais.
Naujienos iš lustų
kūrėjų laboratorijų
NEC papasakojo apie savo sukurtą 65 nm CMOS technologiją,
kuri sudarė sąlygas pagaminti lustus,
veikiančius nuo 0,9 V įtampos.
Kad duomenys būtų perduodami saugiai, labai svarbu galėti
generuoti tikrai atsitiktinius skaičius.
Šiandien atsitiktinių skaičių
generatoriuose dažniausiai yra naudojamas
baltasis triukšmas. Tačiau tokie
triukšmo generatoriai nėra maži (ypač,
jeigu juos palyginsime su lustų
išmatavimais). Toshiba pasiūlė naują
principą, kuris remiasi iš silicio
pagamintais daugelio kvantinių taškų lauko
tranzistoriais. Silicio kvantiniai taškai yra apie 10 nm dydžio. Lyginant su
šiandieniniais techniniais sprendimais, naujasis prietaisas užima mažesnį
plotą, jis generuoja "tikrą" (o ne
pseudoatsitiktinį, kaip anksčiau buvę
prietaisai) atsitiktinį skaičių ir daro tai
pakankamai greitai - 25 kb/s sparta.
Devintojo dešimtmečio pradžioje į atmintines nustota žiūrėti kaip
į technologines tendencijas diktuojančius komponentus. Dabar situacija
vėl keičiasi. Nauji gamybos būdai
dažnai vėl pirmiausiai yra išbandomi
atminties lustuose, nes juose esantis didelis reguliariai pasikartojančių
darinių skaičius leidžia operatyviai atsakyti
į klausimą apie leistinus nukrypimus nuo kokybės. Būtent todėl dabar
galima išgirsti nemažai informacijos
apie naujoviškas atmintines.
Šiandien pačias mažiausias pasaulyje SRAM atmintinės ląsteles
pagamino Samsung. Šešių
tranzistorių ląstelė užima vos 1,25
µm2 plotą ir buvo gaminama naudojant planarinę
90 nm CMOS technologiją. Šuolis
išties nemažas: iki šiol mažiausia
SRAM ląstelė su šešiais tranzistoriais
užėmė 5 µm2 plotą (2 pav.).
2 pav. Mažiausios pasaulyje 6 tranzistorių SRAM atmintinės principinė schema. Portai DataTrue bei DataComp tėra skirti vidaus matavimams.
Samsung taip pat papasakojo apie 80 nm technologiją, kuri buvo
panaudota gaminant veikiančią 512 Mb DRAM atmintinę. Ir šioje srityje
kompanija pasiekė pasaulio rekordą. DRAM ląstelės kondensatoriaus
talpa buvo lygi vos 25 fF (femtofaradai). Atmintinės apsaugotos nuo
"minkštųjų klaidų"
(soft errors), kurias sukelia kosminiai neutronai ir kitos
elementarios dalelės.
Dar prieš porą metų ovoninės
atmintinės (OUM - Ovonic Unified
Memory) buvo laikomas savotiška keistenybe. Šiose atmintinėse yra
naudojami vadinamieji chalkogenai, t.y.,
šeštosios Mendelejevo periodinės
sistemos grupės elementai: siera, selenas, telūras ir gana retas polonis.
Informacijos nuliai ir vienetai įrašomi
inicijuojant medžiagoje fazinius virsmus.
Ovoninės atmintinės pradėtos tyrinėti dar septintajame
dešimtmetyje; jomis daugiausiai domėtasi todėl, kad jas
galima padaryti nelakiosiomis. Šiemet ši
problema vėl buvo iškelta konferencijoje
pristatytame bendrame kompanijų Ovonics
Corp. ir Intel pranešime. Nelauktas
susidomėjimas šiomis atmintinėmis kilo dėl to, kad
paaiškėjo, jog ovoninės atmintinės ląsteles
įmanoma sumažinti iki 22 nm. Bet iki šiol niekas
taip ir nesugebėjo parodyti, kad įmanoma bent
kiek sumažinti tokių prietaisų gamybos kainą.
Samsung pranešė apie pirmąją pagal
70 nm technologiją pagamintą 4 Gb flash
tipo atmintinę. Jos ląstelė užima rekordiškai
mažą 0,025 µm2
plotą. Akivaizdu, kad konstruktoriai tikisi
panaudoti šią atmintinę ateities vaizdo
kamerose. Tik čia teks susidurti su kitų atminties
terpių konkurencija, pavyzdžiui, su Microdrive
atmintinėmis, kurias ne taip seniai
pristatė kompanija HGST. Nugalėtoju
konkurencinėje kovoje taps pasiūliusieji mažiausią
prietaisų kainą.
Jau senokai žinoma, kad nelakiąsias atmintines galima pagaminti
ir iš organinių medžiagų.
Infineon pateikė kelias naujų ląstelių, pagamintų
iš organikos, koncepcijas (žr. 3 pav.). Šiose atmintinėse panaudojamas
skirtingas (iki 100 kartų) elektrinis laidumas abiejose atminties būsenose.
Įrašymo ir ištrynimo įtampos yra tarp
6 ir 10 V. Šiuo metu įrašyta
informacija yra saugoma per 200 dienų, o
įrašymo ir perskaitymo ciklų skaičius
siekia apie dešimt milijonų.
3 pav. a) organinė nelaki atmintinė, kurią naudodamas Cross-Point koncepciją pagamino Infineon; b) variantas su apvalkaluose uždaryta atimties medžiaga; c) darinys su keliais, vienas ant kito sudėtais sluoksniais. Sluoksnių skaičiui padidėjus n kartų, vieno atminties elemento matmenys sumažėja 1/n kartų.
Naują atmintinių tipą
pristatė Šiaurės Karolinos valstijos
universitetas. Čia buvo sukonstruotas iš
silicio pagaminto atminties komponento ir atskirų molekulių hibridas.
Mokslininkai mano, kad panašūs hibridai
bus tarpinė grandis tarp standartinių
šiandieninių atmintinių ir molekulinių
atmintinių ateityje. Lyginant su dabartiniais lustais, jie yra kur kas
mažesni, pasitenkina labai maža darbo
įtampa ir leidžia įrašyti daugiau atminties
būsenų negu dabartiniai "0" ir "1".
Tokias kartotines atminties būsenas galima sukurti
p ir n tipo silicio sritis padengiant atitinkamomis
molekulėmis. Tačiau reikia pažymėti, kad ši
technologija nėra puslaidininkių kelio
gairių plano (Semiconductor Roadmap) dalis.
IBM pristatė iš nanokristalų pagamintą flash atmintinę.
Naudojant šabloną silicio dalelėmis
padengiama polimero plėvelė. Šitaip yra
gaunamas darinys, pasižymintis didele tvarka
ir reguliarumu (4 pav.). Si nanokristalų skersmuo yra apie 20 nm; jie yra
išdėstomi per 40 nm vienas nuo kito. Šitaip gaunamas supakavimo
tankis, lygus 6,5·1010 komponentų
kvadratiniame centimetre. IBM moksliniame centre, įsikūrusiame
Yorktown Heights mieste, prognozuojama, kad tokiose atmintinėse pavyks
saugoti įrašytą informaciją ilgiau nei
milijoną sekundžių (virš 12 metų) ir jos
atlaikys ne mažiau kaip milijoną
įrašymo ir perskaitymo ciklų.
4 pav. IBM flash atmintinėje panaudotoji nanokristalų matrica. Skenuojančiu elektroniniu mikroskopu padarytose nuotraukose yra parodytas 200x200 nm dydžio plotas.
Motorola atsigabeno 4 Mb nelakiosios atminties komponentą,
pagamintą iš silicio nanokristalų ir
maitinamą 6 V įtampa. Kadangi šiuo
atveju nanotechnologijos procesams reikia mažesnio fotošablonų
skaičiaus negu gaminant įprastines
plaukiojančios užtūros flash atmintines,
ateityje tikimasi neblogų komercinių
rezultatų.
Grupė mokslininkų iš CEA-LETI ir CNRS-CPMA
(Grenoblis), STM (Agrate Brianza), IMM-CNR (Katanija) ir iš Milano
Politechnikos instituto ištyrė, kiek dar bus
galima mažinti nelakiosios atminties komponentus, pagamintus iš silicio
nanokristalų. Rezultatai nėra vienodi
visoms atmintinėms: NOR-flash
atmintinių atveju galima tikėtis pasiekti 35
nm dydžio darinius, tuo tarpu NAND-flash atmintinių vystymasis turėtų
apsiriboti 65 nm.
Tokijuje esantis Tohoku universitetas nelakiąją atimtinę pagamino
iš metalinių kobalto nanotaškų.
Informaciją saugantys taškai yra 2-3 nm
dydžio (5 pav.). darbo įtampa yra tarp
4 ir 5 V.
5 pav. Tohuku universitete sukurtos atminties ląstelės su metalo nanotaškais skerspjūvio schema. Kobalto nanotaškai yra sudėliojami ploname sluoksnyje dulkinimo būdu.
Ciūriche įsikūrusi IBM
mokslinė laboratorija išgarsėjo atominės
jėgos mikroskopų (AFM - Atomic
Force Microscope) srityje, nes joje dirbo du Nobelio premijos laureatai G.
Binningas ir H. Rohreris. Šiuo metu Binningo vadovaujama mokslinė grupė
pasiūlė naują didelės talpos
atmintinių, besiremiančių AFM principu,
idėją. Termomechaniniame MEMS atminties įrenginyje (6 pav.) informacija
įrašoma plonose polimero
plėvelėse. Mikroskopiškas skeneris slankioja
polimeru X ir Y kryptimis. Piršto formos adatėlė sukuria arba perskaito
atminties taškus. Šiuo būdu pavyko
pasiekti itin didelį įrašo tankį, siekiantį 1
terabitą kvadratiniame colyje, o tai atitinka 150
Gb/cm2.
Parametrų gerinimas
Nemažai pranešimų buvo skirta vadinamosioms "įtemptosioms
medžiagoms"; buvo kalbama ir apie silicį, ir apie germanį. Ši neseniai
sukurta technologija leidžia kaitalioti elektronines medžiagos savybes
kryptingai keičiant medžiagos kristalinę
gardelę. Dėl to elektronai gali judėti
sparčiau, o pats lustas veikia iki 15 proc. greičiau. Naudojant šį būdą ir
mažinant lusto elementų dydį gaunami
labai spartūs elektronikos komponentai.
TSMC pranešė apie CMOS procesą, naudojantį 60 nm ilgio
užtūras, sudaro sąlygas pasiekti, kad vieno
kanalo pralėkimo trukmė būtų 6,5
ps. Šie komponentai buvo pagaminti iš įtemptojo silicio sluoksnių,
užaugintų ant SiGe padėklo.
IBM žengė dar toliau ir, naudodama 90 nm logikos procesus,
pagamino iš įtemptojo silicio
tranzistorius su 45 nm ilgio užtūromis. Juos
sukūrę mokslininkai teigia, kad
tranzistorius bus galima naudoti komponentuose, maitinamuose įtampa nuo 2,5
iki 3,5 V.
Daugiausiai šioje srityje pasiekė
Fujitsu. Ši kompanija sukūrė CMOS lauko tranzistorių, kurio užtūros
ilgis buvo apie 25 nm, skirtą jau pasirodantiems 65 nm lustų dariniams.
Lustų dariniams vis mažėjant,
jų silpniausia vieta tampa užtūros
izoliatorius, kuris vis plonėja ir todėl
lengvai pramušamas elektriškai. Iki
šiol užtūros izoliatoriuje buvo
naudojamas silicio dioksidas, bet labai
sumažėjus jo storiui, tenka ieškoti kitų
medžiagų. Favoritas šiuo metu yra
hafnis (Hf), periodinės Mendelejevo sistemos 4b grupei priklausantis
elementas. Hafnis, kuris yra giminingas siliciui (4a grupė), yra metalas, kurio
atominis svoris šešis kartus viršija Si
atominį svorį. Hafnio junginiai HfN
ir HfO2 yra svarbiausieji kandidatai į
ateities užtūros izoliatorius.
6 pav. AFM atmintinės principas (a): įrašą saugantis sluoksnis užnešamas ant silicio plokštelės ir izoliuojamas fotolaku. Sluoksnis judinamas X-Y kryptimis. Paveikslėlyje pavaizduotas įrašymo procesas. Nuotraukoje (b) parodyta dalis matricos, nufotografuota naudojant skenuojantį elektroninį mikroskopą.
Tiesa, kol kas dar labai nedaug žinoma apie hafnio stabilumą, kai
jis naudojamas nanometrų dydžio dariniuose. Bet pats šio elemento
pavadinimas lemia sėkmę. Jis kilęs iš
lotyniškojo Kopenhagos - miesto, kuriame gyveno ir sukūrė savo atomų
teoriją Nilsas Bohras - vardo. Išsamiau aptarsime keletą IEDM
pranešimų, skirtų hafniui.
Grupė mokslininkų iš
Singapūro, Pekino ir Austino (Teksasas)
universitetų gavo labai gerus rezultatus
naudodami plonesnius nei 1 nm storio HfN ir
HfN/HfO2 sluoksnius.
Toshiba ištyrė hafnio silikatų (HfSiON) sluoksnius, kuriuos
numatoma naudoti 50 nm dydžio dariniuose (7 pav.). Šios medžiagos
dielektrinė skverbtis yra lygi 24, todėl,
lyginant su SiO2 galima apie 10 kartų
sumažinti nuotėkio sroves. Tai reikštų, kad
užtūros ilgius būtų galima mažinti iki
2,5 nm. Kitame pranešime Toshiba papasakojo apie rekordiškai trumpą
užtūrą - 0,7 nm arba vos tris
atominius sluoksnius.
7 pav. Peršviečiančiu elektroniniu mikroskopu (TEM) galima pamatyti labai ploną izoliacinį hafnio oksido sluoksnį, skiriantį silicio padėklą nuo polikristalinio silicio sluoksnio. Izoliacijos storis yra apie 2,2 nm.
Intel ir MIT derino įtemptojo germanio technologiją su užtūros
izoliatoriumi iš HfO2. rezultatai yra
perspektyvūs, nes krūvininkų judris
buvo dukart didesnis nei silicyje.
Moore dėsnis, anot kurio lustų kokybė dukart pagerėja kas 18
mėnesių, 2003 metų IEDM
konferencijoje buvo dar kartą patvirtintas, nors
taip teigiantys specialistai pradeda suprasti, kad pažangos tempai gali būti
šiek tiek lėtesni už tuos, kurie buvo
per pastaruosius 30 metų.
Nuo didelio dažnio iki kvantų elektronikos
IEDM visada stengiamasi išlaikyti tam tikrą balansą tarp
pramonės kompanijas ir akademinį pasaulį
atstovaujančių pranešėjų skaičiaus.
Todėl ir šioje apžvalgoje
pasistengsime nepažeisti šių proporcijų.
TSMC pristatė galingą technologiją, skirtą mišraus signalo ir
aukštadažnių komponentų gamybai. Ji
paremta 90 nm CMOS procesais ir suteikia galimybę pagaminti MOS
tranzistorius, veikiančius iki 160 GHz
dažnio. Kuomet darbinis dažnis lygus
2,4 GHz, triukšmo lygis būna
mažesnis 0,2 dB. Tuo pat metu pavyko
realizuoti pasyviuosius komponentus, pavyzdžiui, vario rites, kurių Q vertė
yra apie 15 net ir esant 1 GHz dažniui.
Motorola papasakojo apie savo sukurtus naujos kartos
aukštadažnius LD-MOS tranzistorius. LD šiuo
atveju reiškia specifišką gamybos
procesą - "lateral-planar,
double-diffused" (šoninis-planarinis, dvigubos
difuzijos). Tranzistoriai pasižymi dideliu
stiprinimu (16,5 dB) ir išvesties galia (20 W). Šios vertės galioja, kai signalas
yra netrūkus ir 2,1 GHz dažnio sinuso
formos. Technologijos galimybėms pademonstruoti buvo pagamintas
push-pull (stumk-trauk) komponentas, kurio išvesties galia siekė 170 W (8
pav.). Šiame komponente yra keturi LD-MOS tranzistoriai. Tokie
prietaisai skirti 3G mobiliosios telefonijos bazinėms stotims.
8 pav. 2,1 GHz push-pull tipo stiprintuvas su 170 W išvesties galia. Tai garantuoja keturi LDMOS tranzistoriai.
Įtampa valdomą
osciliatorių (VCO) pristatė IBM specialistai.
Jame yra "įterptoji"
(embedded) aukštadažnė sistema, kurią galima
perderinti nuo 43,5 iki 50,5 GHz. 1,8 V maitinimo įtampą atitinka 15 mW galia
išvestyje. Gaminant šį prietaisą
buvo panaudota 120 nm SOI technologija (Silicon On
Insulator).
Aukštiems dažniams silicis nėra labai tinkama medžiaga, nes tokie
dažniai prasiskverbia į padėklą ir
sukelia kryžminę signalų sąveiką. Todėl
Philips ir Umicore (tarptautinė firma, kuri specializuojasi naujų
medžiagų technologijoje) bando atsikratyti
silicio padėklo kai užbaigiamas ant jo esantis lustas ir pakeisti jį kuo nors
tinkamesniu. Tokia medžiaga, pavyzdžiui, gali būti stiklas.
Pagaminus lustą jis nukeliamas nuo silicio plokštelės ir
"priklijuojamas" prie naujo paviršiaus
naudojant ultravioletinę spinduliuotę.
Kitoje stiklo plokštelės pusėje taip pat
galima suformuoti vario sluoksnį, o tai sudarys galimybę pasiekti labai
gerą elektrinį ir šiluminį laidumą.
Tokia "padėklo perkėlimo
technologija" (STT - Substrate Transfer
Technology) ypač tinka integriniams
aukštadažniams galios stiprintuvams.
Šį būdą galima panaudoti ir
turint itin plonus, lanksčius grandynus.
Philips čia parodė pavyzdį kitiems
(9 pav.). Lankstus STT lustas siunčia per įmontuotą anteną 2,3 GHz dažnio,
30 mW galios signalus, kurių pakanka paprastoms luste esančioms jungtims.
9 pav. Pernašos būdu pagamintas monokristalinis bandomasis lustas (Philips) . 10 mm storio plėvelėje yra didelio dažnio indukcinė ritė, "sugaunanti" atkeliaujantį elektromagnetinį lauką (2,5 GHz). Lauko svyravimai išlyginami, o jų energija naudojama osciliatoriui (800 MHz) maitinti.
V dažnių juosta (50-75 GHz) sulaukia vis didėjančio pramonės
dėmesio. Šiame diapazone
akivaizdžiai trūksta komerciniam naudojimui
tinkamų komponentų. Freiburge esantis Fraunhoferio institutas sukūrė
iš SiC pagamintą HEMT (High Electron Mobility
Transistor - didelio elektronų judrio) tranzistorių. Ties 60
GHz dažniu jis tiesiškai stiprina 5 dB, o
atskiras šio prietaiso variantas su dviguba užtūra užtikrina net 12 dB
stiprinimą.
Silicis-germanis nauja medžiaga
aukštadažniams prietaisams
Centrinėje koncerno Hitachi laboratorijoje yra tobulinami
komponentai iš SiGe lydinio, bipoliniai heterosandariniai tranzistoriai HBT
bei BiCMOS prietaisai. Iš šių
komponentų pagaminto osciliatoriaus maksimalus dažnis buvo 200 GHz. Įdomi
tendencija yra pastebima lyginant standartinį tranzistorių kokybės
vertinimo parametrą - vieno grandyno
laipsnio delsos laiką. Manoma, kad 2005 m.
tai bus 3 ps. Tuomet iš tokių
tranzistorių bus galima pagaminti logikos
grandynus, kurių darbinis dažnis sieks
160 GHz.
SiGe komponentus kartu kuria konsorciumas, sudarytas iš belgų
instituto IMEC bei amerikiečių ESAT
ir National Semiconductor. Jie pristatė BiCMOS technologija
pagamintus aukštadažnius komponentus,
skirtus nuo 2,5 iki 3 GHz dažniuose veikiantiems mobiliesiems telefonams.
Čia svarbiausias dėmesys buvo skirtas
ne ribiniam dažniui. Stengtasi pasiekti kuo mažesnį triukšmų lygį ir
minimaliai sunaudoti energijos.
Organiniai plonasluoksniai tranzistoriai
IEDM debiutavo nauja grupė, kurianti organinius RFID
transponderius - 3M Company iš St Paul miesto JAV. Ši grupė gamino prietaisus
iš pentaceno - medžiagos,
pasižyminčios gerais techniniais parametrais,
tačiau nemažai kainuojančios.
Mažiausi dariniai, kuriuos pavyko pagaminti, buvo 30 µm dydžio (tranzistorių
užtūrų ilgis buvo 20 µm). Iš
pentaceno pavyko pagaminti žiedinį
osciliatorių, generavusį 5 MHz dažnio
signalus. Tiesa, negalima nepastebėti panašiems lustams iš plastiko būdingo
trūkumo: transponderį reikėjo
maitinti 73 V dydžio nuostovia įtampa.
Infineon, kuris darbuojasi organinių puslaidininkių srityje,
pademonstravo naujovę - molekulinį
plonasluoksnį tranzistorių. Jis buvo
gaminamas iš organinio puslaidininkio su dideliu krūvininkų judriu ir turėjo
labai ploną užtūros dielektriką, sudarytą
iš monomolekulinio sluoksnio. Šio tranzistoriaus maitinimo įtampa buvo
nuo 1 iki 3 V - žymus šuolis žemyn nuo
iki šiol organiniams tranzistoriams reikalingų 20 V.
Berklio universitetas Kalifornijoje žengė svarbų žingsnį link
"elektroninių audinių" sukūrimo. IEDM
konferencijoje universiteto atstovai pirmą kartą papasakojo apie
tranzistorių, kuris gaminamas tiesiog tekstilės
skaidulose. Tranzistoriai gaminami nenaudojant įprastinės litografijos;
reikalingi dariniai gaunami užklojant kitu skaidulų sluoksniu. Kitais
žodžiais tariant, pritaikomi įprastiniai
tekstilės pramonės metodai (žr. 5 pav.).
Akivaizdu, kad šiuo atveju negalima naudoti tų pačių techninių parametrų,
kurie buvo taikyti plokštuminiams organiniams tranzistoriams, ypač kai
kalbama apie nuotėkio sroves. Bet atrodo, kad šis metodas yra perspektyvus.
10 pav. Iš tekstilės skaidulų pagaminti organiniai tranzistoriai a) šablono panaudojimo procesas; b) skaidulinių tranzistorių matrica; c) veikimo principai: A skaidula yra naudojama kaip šablonas, o skaidulos B yra skirtos kontaktų sudarymui.
Tokijo universiteto mokslininkai derino organinius lauko
tranzistorius ir gamą primenančius slėgio
sensorius. Tikimasi, kad ilgainiui tokį
derinį bus galima pritaikyti gaminant dirbtinę "jautrią" robotų odą. Robotai
jau gali neblogai matyti ir kalbėti, bet
jų rankos ir kojos yra visiškai
"nejautrios". Japonų mokslininkai
pentaceno plastiko plėvelėje sujungė
organinius tranzistorius ir laidžią gumą.
Užtūros izoliacijai buvo panaudota
stiklą primenanti derva, o elektrodai buvo gaminami iš aukso. Visuose
gamybos etapuose naudojami spausdinimo būdai, todėl jie yra palyginti
nebrangūs.
MEMS vėl sugrįžta
Elektroninės identifikavimo sistemos patiria nemažai problemų
kai reikia atpažinti pirštų atspaudus.
Kintančios aplinkos sąlygos,
pavyzdžiui, minkšti ar kieti pirštai, prakaitas ar
nešvarumai labai sutrikdo daugelį dabartinių sistemų. NTT atsivežė
MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) pirštų atspaudų sensorių, kuris
yra mažai jautrus tokiems poveikiams. Sensoriaus gamybos technologija
yra suderinta su CMOS procesais.
Atsirado ir nauja santrumpa: iMEMS. Firma AMD šia
santrumpa apibūdina "visiškai
integruotas MEMS", kai ir sensoriai, ir jiems
reikalinga elektronika yra surenkami tame pačiame luste. Daugelyje
labai jautrių prietaisų iki šiol naudota
dviejų lustų koncepcija, nes tokius
prietaisus paprasčiau konstruoti, be to,
dažnai ir pigiau. Tačiau tokiu atveju tenka
taikytis su rimtais trukdžiais: dideliu lusto paviršiaus plotu, papildomomis
parazitinėmis talpomis bei pasiklausymo grėsme išorėje. AMD
pademonstravo iMEMS galimybes sukūrusi
dviašio pagreičio sensorių, su
temperatūrinių poveikių kompensavimu, kuris
greitai turėtų būti pradėtas gaminti masiškai.
Kvantų elektronikos naujienos
Spintronika arba sukinių elektronika yra vienas iš burtažodžių, su
kuriais siejama informacinių technologijų ateitis. Atomų sukinį
pirmiausiai labai patrauklu išnaudoti įrašant
informaciją. Geras pavyzdys - netrukus rinkoje turinčios pasirodyti
MRAM atmintinės. Santa Barbaros universiteto atstovai pristatė paskutiniųjų
pasiekimų apžvalgą. Labiausiai buvo
išskirtas trimatis elektrono sukinio valdymas panaudojant tiktai vieną
valdymo įtampą.
Harvardo universitetas pranešė apie potencialius naujus
nanoelektronikos ir nanofizikos komponentus:
jų nebebus galima sukurti pasitelkus klasikinius "top-down"
technologinius metodus, kai nuolat mažinami
lustą sudarantys dariniai. Dėmesys
sutelktas į keturis momentus:
1. Kaip palyginti nebrangiai pasigaminti molekulines nanovieleles?
2. Kaip nanokomponentuose vyksta elektros pernaša? Čia lieka
daug kol kas neišaiškintų dalykų:
pastaruoju metu, pavyzdžiui, nustatytas neįprastai didelis krūvininkų
judris.
3. Iš nanovielelių pagaminti lauko tranzistoriai gali būti
naudojami kuriant itin jautrius cheminius ir biologinius sensorius.
4. Puslaidininkinių junginių
nanovielelės pasižymi unikaliomis
optinėmis ir optoelektroninėmis
savybėmis, sudarančiomis galimybę iš
jų gaminti lazerius.
Daugiau šviesos!
Kalifornijos Santa Barbaros universiteto mokslininkai sistemingai
tyrė GaN siekdami panaudoti šią medžiagą itin ryškiems šviesos
diodams. Bangos ilgių diapazone nuo 290 iki 450 nm pasiekti kvantiniai
našumai tarp 1 ir 20 proc. Baltai spinduliuojantys šviesos diodai šiandien
duoda 30 lm/W (komerciniai gaminiai) ir 60 lm/W (laboratoriniai bandiniai).
Tai jau viršija įprastinių kaitinimo
lempučių efektyvumą, todėl šviesos
diodai tampa įdomūs dėl galimybės kurti
alternatyvaus apšvietimo prietaisus. Buičiai jie vis dar per brangūs, bet
yra ir daugybė specialių pramonės
sričių, kur kaina nėra itin svarbi. Jau
pademonstruoti pirmieji šviesos diodų, naudojamų automobilių
žibintuose, prototipai.