Вчені IBM розробили нові молекулярні чіпи, наслідують роботі елементів головного мозку
Представники компанії IBM оголосили про успішне створення молекулярної технології, яка може стати основою нового класу чіпів логічних інтегральних схем і енергонезалежній пам'яті, які будуть споживати значно менше енергії, ніж сучасні кремнієві пристрою. Вчені компанії IBM знайшли метод приведення чіпів в дію, використовуючи слабкі іонні струми, струми, що виникають при русі потоків заряджених молекул та іонів. Слід зауважити, що саме на такому принципі будується робота деяких елементів головного мозку.
Сучасні комп'ютери та інші електронні пристрої використовують напівпровідникові чіпи, виготовлені за технологією CMOS. До останнього моменту часу напівпровідникові чіпи подвоювали кількість транзисторів і обчислювальну потужність, зменшувалися в розмірах і вартості кожні два роки, що визначалося так званим законом Гордона Мура. Але застосовувані матеріали і методи виробництва вже починають підходити до ряду фізичних і технологічних обмежень, що унеможливлює дотримання закону Гордона Мура в найближчому майбутньому. Тому, для того, щоб створити більш продуктивні та енергоефективні електронні пристрої будуть потрібні нові підходи і рішення.
Дослідники компанії IBM стали першими, хто зацікавився і кому вдалося реалізувати техніку перетворення окису металу і перемикання стану цього матеріалу з ізолюючого до струмопровідного і навпаки за рахунок насичення матеріалу атомами кисню або їх видаленням.
Як тільки матеріал перетворюється в провідник, він переходить у стійке металеве стан, який зберігається навіть у тому випадку, якщо пристрій знеструмлюється. Така властивість енергонезалежності матеріалу означає, що він може використовуватися для дуже тривалого зберігання і транспортування даних. При цьому, завдяки постійності властивостей матеріалу, енергонезалежна пам'ять на його основі не буде вимагати постійної підзарядки осередків, що періодично треба робити з незалежною пам'яттю на основі кремнію.
Для того, щоб реалізувати дану технологію дослідники IBM застосували рідкий електроліт з позитивно зарядженими іонами, який, вступивши в контакт з ізоляційним шаром оксиду металу перетворив його в металевий провідний шар. Матеріал залишався з металевому провідному стані до тих пір, поки не був вироблений контакт з електролітом з негативно зарядженими іонами, що викликало окислення металевого матеріалу і повернення йому ізолюючих електричних властивостей.
Матеріали, перемикаються з провідного в ізолююче стан, були предметом пошуку вчених протягом багатьох років. Але всі знайдені раніше такі матеріали перемикали свій стан під впливом високої електричної напруги або перепаду температури, що труднореализуемо в обох випадках з технологічної точки зору в масштабі кристала мініатюрного чіпа. Технологію вилучення та ін'єкції атомів кисню, розроблену вченими компанії IBM, так само в масштабах чіпа буде реалізувати не так просто, адже в ній використовуються іонні потоки в рідких електролітах. Але цей метод є першим методом, що працюють при нормальних умовах навколишнього середовища.