| Apie | Žurnalas | Archyvas | Mokslo įdomybės | Paieška |

2004 m. Nr. 1 turinys

· Balsas per internetą
· Žinutės

Internetas
· Kovojant su nieklaiškiais
· Žinutės
· Nauji lustai išgelbės Microsoft nuo košmarų

Sauga
· Protingi gynėjai
· Visuotinis automatizavimas - radijo dažnio atpažinimo sistemos
· Žinutės
· Spąstai hakeriams

Mobilusis ryšys
· Mašina kalbėsis su mašina
· Žinutės
· Toliau tobulinami belaidžio vietinio ryšio standartai
· Savaiminiai belaidžio vietinio ryšio tinklai spartina duomenų perdavimą

Optinis ryšys
· Magiškos akys
· Žinutės

Nanotechnologija
· Nanoraštai
· Žinutės
· Į elektroniką ateina nanotechnologijos

Elektronika
· Pigūs kompiuteriai, gaminami milijardais vienetų
· Organiniai displėjai
· Žinutės
· Naujos kartos skaitmeninė fotografija
· Naujos senos silicio slėnio technologijos
· MiniDisc prisikėlė naujam gyvenimui
· PC procesorių šeimynėlė
· Puslaidininkių rinka grįžta
· Robote, susirink pats
· Intel atskleidė "įtemptojo silicio" paslaptį

Istorija
· Enigma - II pasaulinio karo legenda

Į elektroniką ateina nanotechnologijos

   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.


El. p.: info@elektronika.lt