Dincolo de siliciu: HP elaboreaza o strategie complexa pentru componentele electronice la scara moleculara

HP a prezentat pentru prima data intr-un singur loc o strategie complexa, concreta, privind informatica viitorului, dincolo de tehnologia traditionala bazata pe siliciu.
Perspectiva si provocarile acestei strategii sunt descrise intr-o lucrare de aproape 20 de pagini dedicata nanotehnologiei, publicata intr-o editie speciala a revistei Applied Physics A, cea mai importanta revista de fizica aplicata din Europa.
„Credem ca avem o strategie clara, cuprinzatoare, pentru evolutia informaticii dincolo de siliciu, intr-o lume a componentelor electronice la scara moleculara”, spune Stan Williams, HP Senior Fellow si director al diviziei Quantum Science Research (QSR) din cadrul HP Labs. „Abordarea noastra vizeaza trei directii: cercetare stiintifica fundamentala in domeniul efectelor cuanticii, care guverneaza scara moleculara, o noua arhitectura care poate tolera erorile din componentele circuitelor de dimensiune moleculara si o metoda de fabricatie eficienta din punct de vedere al costurilor”.
Williams spune ca initial HP Labs a abordat aceste idei separat, dar editia speciala a revistei Applied Physics A – care cuprinde lucrari dedicate tuturor celor trei directii – ofera oportunitatea unei priviri detaliate asupra intregii viziuni HP.
Impreuna cu publicatia mentionata, HP va dezbate aceasta tema in cadrul simpozionului international de nanotehnologie care va avea loc pe 25 martie la HP Labs. La acest eveniment, Michael Stuke, redactorul sef al revistei Applied Physics A, se va intalni cu 16 importanti oameni de stiinta de la universitati, laboratoare nationale, institute stiintifice si companii din intreaga lume.
„Editia noastra speciala prezinta realizari de pionierat ale unor experti de talie mondiala, in domenii mergand de la nanostiinta fundamentala si nanotehnologia ultraprecisa pana la aplicatii impresionante pentru componentele nanoelectronice, majoritatea insotie de noi patente importante”, spune Stuke. „Materialele publicate si simpozionul gazduit de HP le ofera cercetatorilor o ocazie unica de a-si crea o viziune complexa asupra provocarilor cu care se va confrunta nanotehnologia in viitor”.
De asemenea, este un prilej excelent de discutii despre viitorul legii lui Moore – regula formulata de Gordon Moore, fondatorul Intel, cu peste 40 de ani in urma, potrivit careia puterea de calcul se dubleaza la fiecare doi ani – si despre momentul in care industria isi va atinge limitele fizice si economice. In acest moment, va fi necesar un nou tip de tehnologie pentru a continua imbunatatirea capabilitatilor informatice fundamentale si in acest secol.
„Computerele de maine pot fi destul de diferite de ceea ce sunt astazi”, spune Williams. „Cand faci un echipament de calcul atat de mic incat sa poata fi comparat cu grosimea unui fir de par, atunci poti face si ca multe, multe alte lucruri sa devina ‘inteligente’. Informatica ar putea deveni la fel de obisnuita ca electricitatea – iar de aici, nu-ti ramane decat sa faci lucrurile sa mearga. Posibilitatile sunt limitate doar de imaginatia umana”.
Viziunea HP se bazeaza pe o arhitectura ‘crossbar’ brevetata – un set de nanofire paralele care merg aproape perpendicular pe un alt set, intercaland un strat subtire de material electric comutabil. Fiecare intersectare a firelor poate genera apoi o comutare electrica, care poate fi programata sa configureze crossbar-ul pentru a indeplini diverse functii, cum ar fi stocarea unui bit sau realizarea unei operatii logice.
Arhitecturile crossbar sunt teoretic mai simplu si mai ieftin de fabricat decat tehnologia conventionala pe siliciu, pentru ca nu necesita acelasi nivel de precizie mecanica si sunt foarte tolerante la defectele inevitabile care tind sa apara in procesul de fabricatie la dimensiuni atat de mici. Una dintre lucrarile din aceasta revista descrie o noua abordare privind toleranta la defecte, care se potriveste foarte bine cu o structura crossbar.
Williams spune ca QSR cerceteaza si stiinta fundamentala care guverneaza informatica la scara moleculara. „La nivel nano, mecanismele cuantice depasesc fizica clasica – electronii actioneaza mai mult ca o unda, decat ca particule. Noi studiem modul in care putem utiliza proprietatile cuantice pentru a crea noi functii intr-un circuit”, afirma el. Fizicienii teoreticieni care lucreaza la QSR au contribuit la acest numar special al revistei cu articole despre efectele cuanticii.
Nu in ultimul rand, HP examineaza modul in care vor putea fi realizate dispozitivele viitorului – din punct de vedere practic si economic – la scara moleculara. „ La HP exista o traditie extraordinara de transfer al tehnologiei”, spune Williams. „Noi dezvoltam doar acele lucruri care credem ca sunt de importanta maxima pentru orientarea HP in viitor”.
Intre timp, cercetatorii de la QSR examineaza proprietatile diverselor metale pentru a le folosi pentru producerea de fire si materiale pentru comutatoare, care ar putea fi utilizate in productia la nivel molecular. Ei propun si modalitati prin care aceste dispozitive micute pot fi legate la microelectronicele conventionale.
Cercetatorii studiaza de asemenea o varietate de procese de fabricatie, de la litografia la nivel molecular – un tip de proces de productie asemanator cu tiparul traditional – la auto-asamblarea chimica prin cresterea nanofirelor de siliciu intre electrozi. O lucrare din publicatia amintita descrie modul in care nanofirele sunt utile in special ca senzori de detectare a moleculelor ADN tipice.
„In mod clar, mai este nevoie de multa munca pana cand dispozitivele la scara moleculara vor deveni realitate, si nici o companie nu va reusi vreodata sa faca aceste lucruri singura”, spune Williams. „De aceea publicam rezultatele cercetarilor noastre in revistele de specialitate si organizam propriul simpozion. Noi, toti cei din comunitatea tehnica si stiintifica, avem multe de invatat unul de la celalalt”.
Revista internationala Applied Physics, fondata in 1973 de H.K.V. Lotsch, urmareste publicarea intr-un interval scurt de timp a investigatiilor teoretice si experimentale din cercetarea aplicata. Applied Physics publica articole obisnuite, comunicari urgente si lucrari despre noi rezultate obtinute intr-o anumita perioada de timp, inclusiv materialele despre structurile moleculare si aplicabilitatea lor. Pe langa articolele despre suprafete si pelicule subtiri, de interesul cititorilor acestei publicatii se bucura si lucrarile despre procesarea avansata si tehnicile caracteristice. Calitatea inalta a tiparului asigura reproducerea excelenta a fotografiilor obtinute in domenii precum scanarea probelor microscopice.
Revista Applied Physics este publicata de Springer, a doua editura ca dimensiune la nivel modial din domeniul stiintific, tehnologic si medical (STM). Editura face parte din grupul Springer Science+Business Media, unul dintre principalii furnizori mondiali de literatura stiintifica si de specialitate.